Astronomie: Schwarze Löcher schon kurz nach dem Urknall

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AstronomieSchwarze Löcher schon kurz nach dem Urknall

Schwarze Löcher entstehen nicht plötzlich - es gab sie schon immer. Die ersten sind bereits kurz nach dem Urknall aufgetaucht. Das haben Forscher der Universität Zürich herausgefunden.

Fiktives Bild, wie Licht und Materie von einem Schwarzen Loch aufgesaugt werden. (Bild: Tempolimit-Lichtgeschwindigkeit.de)

Fiktives Bild, wie Licht und Materie von einem Schwarzen Loch aufgesaugt werden. (Bild: Tempolimit-Lichtgeschwindigkeit.de)

Die neue Erkenntnis ist wichtig, um die Entstehung der Gravitation und der Strukturen im Weltall zu verstehen. Das Universum sei nach aktuellem Kenntnisstand rund 14 Milliarden Jahre alt, teilte die Universität Zürich am Mittwoch mit. Kürzlich fanden Forschergruppen heraus, dass die ersten Galaxien bereits innert etwa einer Milliarde Jahren nach diesem Urknall entstanden.

Computersimulationen eines Teams um Lucio Mayer vom Institut für theoretische Physik der Uni 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, wie die Forscher im Fachmagazin «Nature» berichten.

Riesengalaxien entstanden rascher

Die Studie stellt laut der Medienmitteilung bisherige Annahmen über die Entstehung von riesigen Sternsystemen und Schwarzen Löchern auf den Kopf. Bislang 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.

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 bilden eine noch dichtere Region. Aus dieser Region entsteht ein riesiges Schwarzes Loch, ohne zuerst einen Stern zu bilden.

Einsteins Theorie prüfen

Die Galaxien, welche die Wissenschafter für ihre Simulation nutzten, wären heute laut Mayer rund hundert Mal grösser als die Milchstrasse. Ein Beispiel für eine solche durch eine Kollision entstandene Riesengalaxie sei wahrscheinlich unsere 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, sei es wichtig, die Entstehung der Schwarzen Riesenlöcher zu verstehen, heisst es im Communiqué. (sda)

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