Neuentdeckte junge Quasare stellen Modelle für Schwarzes-Loch-Wachstum infrage


Künstlerische Darstellung eines Quasars.

Copyright: ESO/M. Kornmesser

Heidelberg (Deutschland) – Die Entdeckung junger Quasare, deren enorme Masse eigentlich dafür sprechen würde, dass die hell leuchtenden Objekte schon tausend mal älter sein müssten, stellen bisherige Modelle für das Wachstum Schwarzer Löcher in Frage.

“Quasare sind hell leuchtende, weithin sichtbare kosmische Objekte, in deren Zentren sich supermassereiche Schwarze Löcher befinden”, erläutert die Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) zum aktuell von Forschern des Instituts um die Doktorandin Christina Eilers und Professor Joseph Hennawi veröffentlichten Fachartikels im “Astrophysical Journal” (DOI: 10.3847/1538-4357/aa6c60). “Einfallende Materie erhöht die Masse des Schwarzen Lochs und liefert andererseits die Energie für das Leuchten der Quasare.”

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Die jetzt von den Astronomen entdeckten extrem jungen und ungewöhnlichen Quasare sammeln erst seit rund 100.000 Jahren Materie. Dennoch besitzen sie jedoch bereits eine Masse von rund einer Milliarde Sonnenmassen. “Herkömmlichen Modellen zufolge hätten die Quasare mindestens tausend Mal länger Materie auf sich ziehen müssen, um diese Masse zu erreichen.”

Wie das MPIA erläutert, befindet sich im Herzen jeder Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch: “Die Entstehungs- und Wachstumsgeschichte dieser Schwarzen Löcher bis hin zu ihren derzeitigen Massen von Millionen oder sogar Milliarden Sonnenmassen ist eine offene Frage der Forschung.

Zumindest einige Phasen des Wachstums sind weithin sichtbar: Wenn größere Mengen an Materie in das Schwarze Loch fallen, dann sendet die Materie in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs enorme Mengen an Licht aus. Damit ist das Schwarze Loch vorübergehend zu einem Quasar geworden – zu einem der hellsten Objekte im Universum.”

Die drei jetzt von den MPIA-Forschern mit dem W. M. Keck-Observatorium auf Hawaii gefundenen Quasare stellen die herkömmlichen Vorstellungen zum Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher infrage – besitzen sie doch eine derart große Masse, dass sie eigentlich keine Zeit gehabt haben sollten, diese enorme Masse in derart kurzer Zeit überhaupt anzusammeln. Entsprechend den bisherigen Modellen für das Wachstum Schwarzer Löcher, sollten die Quasare diese Masse erst erreichen, wenn wenn das Schwarze Loch mindestens 100 Millionen Jahre lange Materie an sich zieht – und in diesem Zeitraum als Quasar leuchtet.

Im Gegensatz dazu waren die drei jetzt entdeckten Quasare aber offenbar nur weniger als 100.000 Jahre aktiv. “Das ist ein überraschendes Ergebnis” erklären die Astronomen “Wir verstehen nicht, wie die supermassereichen Schwarzen Löcher dieser Quasare in so kurzer Zeit auf so große Massen anwachsen konnten. (und) keines der heutigen Modelle kann die Existenz dieser Objekte erklären. (…) Die Entdeckung dieser jungen Objekte stellt für die derzeitigen Theorien zur Entstehung Schwarzer Löcher eine Herausforderung da. Wir brauchen neue Modelle um zu verstehen, wie Schwarze Löcher und Galaxien entstanden sind.

In nächsten Schritten wollen die Wissenschaftler noch weitere derart jungen Quasare finden: “Unsere drei ungewöhnlichen Quasare könnten im Prinzip Ausnahmefälle sein – weitere Beispiele würden zeigen, dass ein signifikanter Anteil der bekannten Quasare jünger ist als gedacht.” Entsprechende Entdeckungen könnten dann wichtige Prüfsteine für neue Modelle der Entstehung der ersten supermassereichen Schwarzen Löcher im Universum liefern und damit es den Wissenschaftlern auch ermöglichen, besser zu verstehen, wie die gigantischen supermassereichen Schwarzen Löcher in heutigen Galaxien wie unserer Milchstraße im Laufe der kosmischen Geschichte entstanden sind.

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