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Gasscheibe nach der Kollision zweier Galaxien vor der Entsehung schwarzer Löcher

Frühe superschwere Schwarze Löcher

Die ersten superschweren Schwarzen Löcher sind laut einer aktuellen Studie bereits kurz nach dem Urknall entstanden. Diese Erkenntnis ist laut den Schweizer Forschern wichtig, um die Entstehung der Gravitation und der Strukturen im Weltall zu verstehen.

Universum 25.08.2010

Wenn Galaxien kollidieren

Das Universum ist nach aktuellem Kenntnisstand rund 14 Milliarden Jahre alt. Kürzlich fanden Forschergruppen heraus, dass die ersten Galaxien bereits innerhalb etwa einer Milliarde Jahren nach dem Urknall entstanden.

Computersimulationen eines Teams um Lucio Mayer vom Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich zeigen nun, dass sich die ersten superschweren Schwarzen Löcher bildeten, als diese frühen Galaxien miteinander kollidierten und verschmolzen. Dieser Prozess dauerte etwa 100 Millionen Jahre.

Schnelle Entstehung

Die Studie stellt bisherige Annahmen über die Entstehung von riesigen Sternsystemen und Schwarzen Löchern auf den Kopf. Bisher ging die Wissenschaft nämlich davon aus, dass die Galaxien schrittweise und langsam aus kleineren Teilen der Materie entstanden. Laut Mayer und seinen Kollegen gilt dies aber nur für kleine Galaxien, also zum Beispiel unsere Milchstrasse mit ihrem vergleichsweise kleinen Schwarzen Loch in der Mitte. Riesige Galaxien und superschwere Schwarze Löcher dagegen können schnell entstehen.

Entstehung von Schwarzem Loch durch Kollision von zwei Galaxien

Mayer et al, Nature

Aus der dichten Gasscheibe entsteht ein riesiges Schwarzes Loch.

Zwei Ur-Galaxien prallen dabei zusammen und verschmelzen. Darauf kondensieren Gase und Staub im Zentrum der neuen Galaxie und formen dort eine dichte Scheibe. Diese wird instabil und bildet eine noch dichtere Region. Aus dieser entsteht ein riesiges Schwarzes Loch, ohne zuerst einen Stern zu bilden.

Konsequenzen für Gravitation

Die Galaxien, welche die Wissenschaftler für ihre Simulation nutzten, wären heute laut Mayer rund hundertmal größer als die Milchstrasse. Ein Beispiel für eine solche durch eine Kollision entstandene Riesengalaxie sei wahrscheinlich die Nachbargalaxie M87 im Virgo-Galaxienhaufen, rund 54 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Laut den Forschern haben die neuen Erkenntnisse Konsequenzen für das Verständnis der Gravitation und der Strukturen im Weltall. Unter anderem könnten sie dabei helfen, Gravitationswellen nachzuweisen und damit den direkten Beweis für Albert Einsteins Relativitätstheorie zu liefern.

Gemäß Einstein muss die Verschmelzung von superschweren Schwarzen Löchern riesige Gravitationswellen verursacht haben. Die Überreste dieser Wellen im Raum-Zeit-Kontinuum sollten noch heute messbar sein. Um solche Gravitationswellen-Messungen richtig interpretieren zu können, ist es laut den Forschern wichtig, die Entstehung der Schwarzen Riesenlöcher zu verstehen.

science.ORF.at/APA/sda

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