Mysteriöse, massive Schwarze Löcher wuchsen schnell durch Gasfresser

Supermassive Schwarze Löcher

Hier ist eine großräumige kosmologische Massenverteilung aus einer Computersimulation zu sehen, die das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher im frühen Universum untersucht. Die projizierte Gasdichte über das gesamte Volumen wird im Hintergrundbild angezeigt. Die beiden oberen Bilder zeigen zwei Nahaufnahmen der Regionen, in denen das massereichste Schwarze Loch entsteht. Das Schwarze Loch befindet sich im Zentrum des Bildes und wird von kalten Gasströmen gespeist. (Bildnachweis: Yu Feng)



Die ersten supermassiven Schwarzen Löcher des Universums wuchsen so schnell, indem sie einen stetigen Strom kalten Gases verschlangen, wie eine neue Studie nahelegt.



Forscher haben sich lange gefragt, was das schnelle Wachstum dieser riesigen Schwarzen Löcher befeuert hat, die bereits kurz nach dem Zusammentreffen der ersten Galaxien Monster waren. Die neue Studie, die auf Supercomputer-Simulationen basiert, könnte eine Antwort liefern – dünne Stränge kalten Gases strömen mit halsbrecherischer Geschwindigkeit direkt in den Rachen der Schwarzen Löcher.

'Wir wussten nicht, dass sie auftauchen würden', sagte Rupert Croft, Co-Autor der Studie von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh, in einer Erklärung vom 12. Dezember. 'Es war unglaublich, ihre Massen zu messen und zu sagen 'Wow! Diese haben genau die richtige Größe und erscheinen genau zum richtigen Zeitpunkt.' Es ist eine Erfolgsgeschichte für die moderne Theorie der Kosmologie.'



Große Schwarze Löcher in der Jugend des Universums

Es wird angenommen, dass supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum der meisten, wenn nicht aller Galaxien sitzen, einschließlich unserer eigenen Milchstraße. Sie sind unglaublich gigantisch; Wissenschaftler haben kürzlich zwei entdeckt, die jeweils etwa so viel Masse wie 10 Milliarden Sonnen haben.

Supermassereiche Schwarze Löcher gibt es seit den Anfängen des Universums, nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall, sagen Wissenschaftler. (Das Universum ist etwa 13,7 Milliarden Jahre alt). Das sei überraschend früh, fügten die Forscher hinzu, da sich die ersten Sterne und Galaxien erst vor einigen hundert Millionen Jahren gebildet hatten.

„Der Sloan Digital Sky Survey hat supermassereiche Schwarze Löcher in weniger als 1 Milliarde Jahren gefunden. Sie hatten die gleiche Größe wie die massereichsten Schwarzen Löcher von heute, die 13,6 Milliarden Jahre alt sind“, sagte die Hauptautorin Tiziana Di Matteo, ebenfalls von Carnegie Mellon. „Es war ein Rätsel. Warum bilden sich einige Schwarze Löcher so früh, wenn andere das ganze Alter des Universums brauchen, um dieselbe Masse zu erreichen?' [ Fotos: Schwarze Löcher des Universums ]



Rätsel lösen

Di Matteo und ihre Kollegen wollten dieses Rätsel lösen. Also benutzten sie Supercomputer, um eine groß angelegte kosmologische Simulation durchzuführen, die die erste Milliarde Jahre danach nachbildete der Urknall .

„Diese Simulation ist wirklich gigantisch. Es ist das größte in Bezug auf das physikalische Niveau und die tatsächliche Lautstärke“, sagte Di Matteo. „Wir haben das gemacht, weil wir daran interessiert waren, seltene Dinge im Universum zu sehen, wie die ersten Schwarzen Löcher. Da sie so selten sind, müssen Sie einen großen Raum durchsuchen.'



Wenn kaltes Gas auf ein Schwarzes Loch zuströmt, kollidiert es normalerweise mit anderem Gas in der umgebenden Galaxie, wodurch es sich erwärmt, bevor es in das Schwarze Loch eindringt. Dieser Prozess, der durch eine Schockerwärmung verursacht wird, bremst das Wachstum von Schwarzen Löchern etwas.

Die Simulationen des Teams deuteten jedoch darauf hin, dass frühe supermassive Schwarze Löcher in ihrem Wachstum nicht auf eine solche Einschränkung stießen. Vielmehr wurden Ströme von kaltem Gas wahrscheinlich direkt in ihre Speiseröhren entlang der Filamente geleitet, die dem Universum Struktur verleihen, was dazu führte, dass die Schwarzen Löcher schneller als alles andere im frühen Universum wachsen, sagten Forscher.

Die Ergebnisse werden in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

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