Die größten Schwarzen Löcher erreichen einen bestimmten Punkt und wachsen dann nicht mehr. Dies geht aus der bislang besten Umfrage unter Schwarzen Löchern hervor, die mit dem Chandra-Röntgenobservatorium der NASA durchgeführt wurden. Wissenschaftler haben auch viele zuvor versteckte Schwarze Löcher entdeckt, die weit unter ihrer Gewichtsgrenze liegen.
Diese neuen Ergebnisse bestätigen die jüngsten theoretischen Arbeiten zum Wachstum von Schwarzen Löchern und Galaxien. Die größten Schwarzen Löcher, die mindestens 100 Millionen Mal die Masse der Sonne hatten, aßen im frühen Universum unersättlich. Fast allen ging vor Milliarden von Jahren das „Essen“ aus und sie machten eine erzwungene Hungerdiät.
Fokus auf schwarze Löcher im Chandra Deep Field North Fokus auf schwarze Löcher im Chandra Deep Field North
Andererseits folgten Schwarze Löcher zwischen etwa 10 und 100 Millionen Sonnenmassen einem kontrollierten Ernährungsplan. Weil sie kleinere Portionen ihrer Mahlzeiten mit Gas und Staub zu sich genommen haben, wachsen sie heute weiter.
"Unsere Daten zeigen, dass einige supermassereiche Schwarze Löcher zu schimpfen scheinen, während andere lieber grasen", sagte Amy Barger von der University of Wisconsin in Madison und der University of Hawaii, Hauptautorin des Papiers, das die Ergebnisse in der neuesten Ausgabe von The beschreibt Astronomical Journal (Februar 2005). "Wir verstehen jetzt besser als je zuvor, wie supermassereiche Schwarze Löcher wachsen."
Eine Offenbarung ist, dass es einen starken Zusammenhang zwischen dem Wachstum von Schwarzen Löchern und der Geburt von Sternen gibt. Zuvor hatten Astronomen die Geburtenrate von Sternen in Galaxien sorgfältig untersucht, wussten aber nicht so viel über die Schwarzen Löcher in ihren Zentren.
"Diese Galaxien verlieren Material in ihren zentralen Schwarzen Löchern, während sie gleichzeitig ihre Sterne bilden", sagte Barger. "Welcher Mechanismus auch immer die Sternentstehung in Galaxien regelt, regelt auch das Wachstum von Schwarzen Löchern."
Astronomen haben sowohl die größten aktiven schwarzen Löcher in der Ferne als auch die relativ kleineren, ruhigeren Löcher in der Nähe genau gezählt. Jetzt wurden zum ersten Mal die dazwischen liegenden richtig gezählt.
Wachstum der größten illustrierten schwarzen Löcher Wachstum der größten illustrierten schwarzen Löcher
"Wir müssen im Laufe der Zeit eine genaue Kopfzählung aller wachsenden Schwarzen Löcher haben, wenn wir jemals hoffen wollen, ihre Gewohnheiten sozusagen zu verstehen", so Co-Autor Richard Mushotzky vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md.
Supermassive Schwarze Löcher selbst sind unsichtbar, aber erhitztes Gas um sie herum - von dem einige schließlich in das Schwarze Loch fallen - erzeugt während des Wachstums der Schwarzen Löcher reichlich Strahlung in den Zentren der Galaxien.
Diese Studie stützte sich auf die tiefsten Röntgenbilder, die jemals aufgenommen wurden, die Chandra Deep Fields North und South, sowie auf eine wichtige großflächige Untersuchung eines Gebiets namens „Lockman Hole“. Die Entfernungen zu den Röntgenquellen wurden durch optisches spektroskopisches Follow-up am Keck 10-Meter-Teleskop auf Mauna Kea in Hawaii bestimmt und zeigen, dass die Schwarzen Löcher in einer Entfernung von weniger als einer Milliarde bis 12 Milliarden Lichtjahren liegen.
Da Röntgenstrahlen das Gas und den Staub durchdringen können, die die optische und ultraviolette Emission blockieren, sind die Röntgenbilder mit sehr langer Belichtung entscheidend, um schwarze Löcher zu finden, die sonst unbemerkt bleiben würden.
Chandra fand heraus, dass viele der Schwarzen Löcher, die kleiner als etwa 100 Millionen Sonnen sind, unter großen Mengen an Staub und Gas begraben sind, was die Detektion des optischen Lichts des erhitzten Materials in der Nähe des Schwarzen Lochs verhindert. Die Röntgenstrahlen sind energischer und können sich durch diesen Staub und dieses Gas graben. Das größte der Schwarzen Löcher weist jedoch kaum Anzeichen einer Verschleierung durch Staub oder Gas auf. In Form einer Gewichtskontrolle können starke Winde, die durch den Fressrausch des Schwarzen Lochs erzeugt werden, den verbleibenden Staub und das Gas entfernt haben.
Andere Aspekte des Wachstums von Schwarzen Löchern wurden aufgedeckt. Zum Beispiel nimmt die typische Größe der Galaxien, die sich einer supermassiven Bildung von Schwarzen Löchern unterziehen, mit der kosmischen Zeit ab. Ein solches "kosmisches Downsizing" wurde zuvor für Galaxien beobachtet, die sich einer Sternentstehung unterziehen. Diese Ergebnisse stimmen gut mit den Beobachtungen nahegelegener Galaxien überein, bei denen festgestellt wurde, dass die Masse eines supermassiven Schwarzen Lochs proportional zur Masse der zentralen Region seiner Wirtsgalaxie ist.
Die anderen Mitautoren des Papiers in der Februar-Ausgabe 2005 des Astronomical Journal waren Len Cowie, Wei-Hao Wang und Peter Capak (Institut für Astronomie, Universität von Hawaii), Yuxuan Yang (GSFC und Universität von Maryland) , College Park) und Aaron Steffan (Universität von Wisconsin, Madison).
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für die NASA-Direktion für Weltraummission in Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptentwicklungsauftragnehmer für das Observatorium. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Weitere Informationen und Bilder finden Sie unter: http://chandra.harvard.edu und http://chandra.nasa.gov
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
