Astronomen glauben jetzt, dass es im Zentrum fast jeder Galaxie im Universum ein supermassereiches Schwarzes Loch gibt. Im Gegensatz zu Schwarzen Löchern mit Sternenmasse haben sich die supermassiven Versionen möglicherweise anders gebildet und sind von einer Gaswolke direkt zu einem Schwarzen Loch übergegangen - wobei die Sternbühne vollständig übersprungen wurde.
Seit ihrer Entdeckung wissen Astronomen immer noch nicht wirklich, wie supermassereiche Schwarze Löcher in Gang gekommen sind. Aber da sind sie in den meisten Galaxien. Tatsächlich zeigen Quasar-Beobachtungen, dass im frühen Universum supermassereiche Schwarze Löcher vorhanden waren. Quasare sind einige der hellsten Objekte im Universum, die von der Strahlung der supermassiven Schwarzen Löcher ausgehen, die aktiv Material verbrauchen.
Eine Möglichkeit ist, dass diese Monster bescheidene Anfänge hatten, als massiver Stern anfingen, Supernova wurden und dann ein Schwarzes Loch wurden. Es ist ein Prozess, den Astronomen ziemlich gut verstehen. Das Problem bei dieser Theorie ist, dass diese frühen supermassiven Schwarzen Löcher von Anfang an konstant gewachsen sein müssen, mit der von der Physik vorhergesagten maximalen Geschwindigkeit. Und wie wir heute sehen, durchlaufen Galaxien aktive und ruhende Stadien, je nachdem, wann ihr Schwarzes Loch Material verbraucht.
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass sich diese schwarzen Löcher direkt gebildet haben und so viel Material zusammengezogen haben, dass sie die Sternstufe vollständig umgangen haben.
Dr. Mitchell C. Begelman, Professor am Institut für Astrophysik und Planetenwissenschaften der University of Colorado in Boulder, veröffentlichte kürzlich einen Artikel mit dem Titel Haben sich durch direkten Zusammenbruch supermassereiche Schwarze Löcher gebildet? Diese Arbeit skizziert diese alternative Theorie der Bildung von Schwarzen Löchern im frühen Universum.
Nach dem Urknall kühlte sich das Universum so weit ab, dass sich aus dem ursprünglichen Wasserstoff und Helium die ersten Sterne bildeten. Dies war reines Material, das von früheren Generationen von Sternen nicht verschmutzt wurde. Astronomen haben berechnet, dass diese ersten Sterne, Population III genannt, eine maximale Rate haben würden, mit der sie Material sammeln könnten, um einen Stern zu bilden.
Aber was wäre, wenn viel mehr Benzin in der Nähe wäre? Weit über die Grenzen hinaus, die einen Stern bilden könnten.
Bei einem normalen Stern kommt das Material relativ langsam herein und bildet eine zentrale Masse. Bei ausreichender Masse entzündet sich der Stern und dies erzeugt einen Druck nach außen, der verhindert, dass weiteres Material zu fest verdichtet wird.
Dr. Begelman hat jedoch berechnet, dass der Sternkern so eng gebunden wäre, wenn die Infallrate nur einige Zehntel einer Sonnenmasse pro Jahr überschreitet, dass die Energiefreisetzung der Kernfusion nicht ausreichen würde, um den Kern daran zu hindern, weiterzumachen Vertrag. Sie würden niemals einen Stern haben, Sie würden einfach von einer Wasserstoffwolke zu einer fest gebundenen zentralen Masse gelangen. Und dann ein schwarzes Loch.
Die Frage ist, ob es möglich ist, dass Material so schnell zusammenkommt. Es kann, wenn etwas es drückt ... wie dunkle Materie. Laut Dr. Begelman könnte es mehrere Situationen geben, in denen eine äußere Kraft, wie die Schwerkraft eines großen Halos dunkler Materie, Gas in einen zentralen Bereich zwingen könnte. Tatsächlich wurde berechnet, dass Material so schnell in ein Schwarzes Loch fällt, da dies die Geschwindigkeit ist, mit der Quasare angetrieben werden. Die Frage ist jedoch, ob dies funktioniert, wenn das Schwarze Loch nicht vorhanden oder wirklich klein ist.
Sobald sich einige Sonnenmassen angesammelten Gases befinden, beginnt der Kern unter dem Zug seiner zunehmenden Masse zu schrumpfen. Das Objekt durchläuft eine kurze Phase der Kernfusion, wenn es 100 Sonnenmassen erreicht, aber es durchläuft diese Phase so schnell, dass es keine Chance mehr hat, sich wieder auszudehnen.
Schließlich erreicht das Objekt mehrere tausend Sonnenmassen und seine Temperatur ist auf mehrere hundert Millionen Grad gestiegen. Zu diesem Zeitpunkt übernimmt schließlich die Schwerkraft, kollabiert den Kern und verwandelt das Objekt in ein Schwarzes Loch mit 10 bis 20 Sonnenmassen, das dann die gesamte Masse um es herum verbraucht.
Ab diesem Zeitpunkt kann das Schwarze Loch weiteres Material effizient ansaugen, wächst auf den von der Physik vorhergesagten Höchstwerten und sammelt schließlich die millionenfache Masse der Sonne. Wenn zu viel Material hineinfällt, könnte das supermassereiche Schwarze Loch des Babys wie ein Mini-Quasar wirken - Dr. Begelman hat dies als „Quasistar“ bezeichnet - und strahlt vor Strahlung, während sich unfehlbares Material in der Umgebung des Schwarzen Lochs ansammelt.
Und da ist die gute Nachricht: Diese Quasistare können mit leistungsstarken Teleskopen erkannt werden. Sie hätten jedoch eine sehr kurze Lebensdauer von nur 100.000 Jahren. Sie könnten vom kommenden James Webb-Weltraumteleskop nur geringfügig erkannt werden.
Originalquelle: Arxiv-Papier
