Schwarze Löcher sind einige der interessantesten Phänomene im Universum. Wenn Sie wissen möchten, was es ist, dann lesen Sie diesen Beitrag: Was ist ein Schwarzes Loch? Und jetzt lernen wir etwas Neues und Interessantes über Schwarze Löcher und die Gesetze des Universums.
Die Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien werden auch als supermassive Schwarze Löcher bezeichnet. Schwarze Löcher entstehen, wenn ein Stern mit einer Masse, die mindestens das Fünffache der Sonnenmasse beträgt, seinen Brennstoff verbraucht und aufgrund des Gravitationskollapses in sich selbst fällt und ein Schwarzes Loch bildet. Supermassive Schwarze Löcher können Hunderte Millionen Sternmassen enthalten, wie unsere Sonne.
Astronomen sind jetzt ziemlich zuversichtlich, dass diese supermassiven Schwarzen Löcher im Zentrum fast jeder Galaxie im Universum stehen. Außerdem hängt die Masse dieser Schwarzen Löcher irgendwie mit der Masse des Restes der Galaxie zusammen. Sie entstehen in engem Kontakt miteinander.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus den USA, Deutschland und Spanien fand heraus, dass supermassereiche Schwarze Löcher die Bildung von Sternen stoppen, die in großen Galaxien auftritt.
In jungen Galaxien erscheinen sehr schnell neue Sterne, aber sobald die Galaxie vollständig gebildet ist, stoppt dieser Prozess. Dies wird durch das supermassereiche Schwarze Loch beeinflusst, das sich im Zentrum jeder großen Galaxie befindet und millionenfach größer als die Sonne ist. Es hat Gravitationseffekte auf Sterne in der Galaxie und verstärkt manchmal die Strahlung des aktiven Kerns der Galaxie. Wissenschaftler glauben, dass diese Energie die Sternentstehung abschaltet, Gas erhitzt und abführt, das sich nach dem Abkühlen in einen Stern verwandeln würde.
Die Autoren untersuchten massive Galaxien, in denen die Masse des zentralen Schwarzen Lochs bereits gemessen wurde. Um zu verstehen, wie sich diese Galaxien entwickelt haben, analysierten die Wissenschaftler ihr Emissionsspektrum mit dem Hobby-Eberley-Teleskop. Beim Vergleich der Ergebnisse stellten die Autoren fest, dass die Entstehungsprozesse von Galaxien mit zentralen Schwarzen Löchern unterschiedlicher Masse sehr unterschiedlich sind. Astronomen fanden heraus, dass diese Unterschiede nur mit der Masse des Schwarzen Lochs zusammenhängen und nicht mit der Größe der Galaxie oder ihrer Morphologie.
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„In Galaxien gleicher Masse, aber mit unterschiedlichen Massen ihrer zentralen Schwarzen Löcher, endete der Prozess der Sternentstehung früher dort, wo die Schwarzen Löcher massiver waren, und umgekehrt. Dies bedeutet, dass das Auftreten von Sternen in Galaxien mit einer geringeren Masse zentraler Schwarzer Löcher länger dauerte “, sagte Ignazio Martin-Navarro, Ph. D. in Physik und Mathematik an der University of California in Santa Cruz.
Die Autoren stellen fest, dass es bisher nicht möglich war, solche Ergebnisse zu erzielen, da der Verlauf aller Prozesse sehr unterschiedlich ist: Sterne können sich über Hunderte von Millionen von Jahren bilden, während die Freisetzung von Energie aus dem aktiven galaktischen Kern in kürzerer Zeit erfolgen kann. Solche Kerne unterscheiden sich voneinander, und ihre Eigenschaften hängen von vielen Faktoren ab: der Größe des Schwarzen Lochs, dem Grad der Akkretion von Material, das auf das Schwarze Loch fällt, und vielen anderen.
Schwarze Löcher ohne Sterne
Supermassive Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum vieler Galaxien. Mit Hilfe der in ihrer Nähe ablaufenden Prozesse: der Bildung einer Akkretionsscheibe aus der angezogenen Materie und relativistischen Strahlen von Plasmastrahlen kann man beispielsweise die stärkste Strahlung von Quasaren erklären. In den letzten zehn Jahren wurden supermassereiche Schwarze Löcher entdeckt, von denen viele milliardenfach massereicher als die Sonne sind und große Doppler-Rotverschiebungen aufweisen. Dies bedeutet, dass sie in unserem Universum nur 800 Millionen Jahre nach dem Urknall existierten.
Die moderne Astrophysik glaubt jedoch, dass durch die Entwicklung der Sterne Schwarze Löcher entstehen, wenn sich im letzten Stadium der Rest eines massiven Sterns, der seinen thermonuklearen Brennstoff verloren hat, zusammenzieht und zu einem kleinen Körper mit ungeheurer Schwerkraft zusammenbricht. Dann können sie wachsen und die umgebende Materie absorbieren. Das Vorhandensein derart junger und sehr massiver Schwarzer Löcher lässt Zweifel an einem solchen Bildungsszenario aufkommen, da es damals noch nicht genügend Sterne gab, die den gesamten Evolutionsweg durchlaufen hatten.
Astrophysiker an der Western University of Canada haben eine Theorie zur Bildung supermassiver Schwarzer Löcher im frühen Universum als Ergebnis des direkten Zusammenbruchs von Materie ohne Sternentstehung entwickelt. Sie haben darüber in den Astrophysical Journal Letters geschrieben.
Ihrer Meinung nach gab es im frühen Universum eine kurze Zeitspanne, in der sich supermassereiche Schwarze Löcher bilden und schnell wachsen konnten, ohne dass sich zuvor ein Stern bildete, indem einfach das umgebende Plasma in das primäre Gerinnsel - den "Keim" - gezogen wurde. Dann stoppten irgendwann die geänderten Bedingungen diesen Prozess. In diesem Fall bilden sich innerhalb eines extrem kurzen Zeitintervalls sehr schnell schwarze Löcher. Das Szenario eines solchen "direkten Zusammenbruchs" führt zu anfänglichen Massen von Schwarzen Löchern, die viel größer sind als im Standard-Szenario "Sternrest".
Ein solches Szenario der Bildung supermassiver Schwarzer Löcher ermöglicht es, ihre Existenz und ihre riesigen Massen bereits in einem sehr frühen Stadium der Entwicklung unseres Universums zu erklären.