Astronomen stellen neue Theorie über das schnelle Wachstum von Schwarzen Löchern vor

Simulation der Scheibenstruktur mit dem Inklinationswinkel Theta = 180 Grad. Hier rotieren die innerste und die äußerste Scheibe mit dem Uhrzeigersinn und die mittlere Scheibe gegen den Uhrzeigersinn. (Nixon, King & Price / University of Leicester)
Simulation der Scheibenstruktur mit dem Inklinationswinkel Theta = 180 Grad. Hier rotieren die innerste und die äußerste Scheibe mit dem Uhrzeigersinn und die mittlere Scheibe gegen den Uhrzeigersinn. (Nixon, King & Price / University of Leicester)

Astronomen haben eine neue Theorie darüber vorgelegt, warum Schwarze Löcher so enorm schwer werden – manche von ihnen haben vermutlich keine “Tischmanieren”, schaufeln ihre “Nahrung” direkt in ihre Münder und essen mehr als einen Gang gleichzeitig.

Wissenschaftler aus Großbritannien und Australien haben untersucht, wie manche Schwarze Löcher so schnell wachsen, dass sie Milliarden Mal schwerer als die Sonne sind.

Das Team von der University of Leicester (Großbritannien) und der Monash University in Australien wollte herausfinden, wie Schwarze Löcher so schnell so massiv wurden. Die Forschungsarbeit wird in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht werden. Die Arbeit wurde vom UK Science and Technology Facilities Council finanziert.

Professor Andrew King vom Department of Physics and Astronomy (University of Leicester) sagte: “Fast jede Galaxie besitzt ein enorm schweres Schwarzes Loch in ihrem Zentrum. Das unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, ist etwa vier Millionen Mal schwerer als die Sonne. Aber manche Galaxien besitzen Schwarze Löcher, die noch tausend Mal schwerer sind. Wir wissen, dass sie nach dem Urknall sehr schnell wuchsen.”

“Diese enorm schweren Schwarzen Löcher waren schon fast ausgewachsen, als das Universum noch sehr jung war, weniger als ein Zehntel seines heutigen Alters.”

Schwarze Löcher wachsen durch das Einsaugen von Gas. Es bildet eine Scheibe um das Loch herum und spiralt hinein, aber normalerweise so langsam, dass die Löcher nicht einmal im gesamten Alter des Universums auf diese Massen hätten anwachsen können. “Wir brauchten einen schnelleren Mechanismus”, sagt Chris Nixon, ebenfalls von der University of Leicester, “also fragten wir uns, was passieren würde, wenn Gas aus verschiedenen Richtungen einströmt.”

Nixon, King und ihr Kollege Daniel Price in Australien führten eine Computersimulation von zwei Gasscheiben durch, die ein Schwarzes Loch in unterschiedlichen Winkeln [bzw. Richtungen; Anm. d. Red.]umkreisen. Nach einer kurzen Zeit verbreiterten sich die Scheiben, kollidierten und große Mengen Gas stürzten in das Loch. Ihren Berechnungen zufolge können Schwarze Löcher 1.000 Mal schneller wachsen, wenn dies geschieht.

“Wenn zwei Kerle auf Motorrädern an einer Wall of Death entlang fahren und kollidieren, verlieren sie die Zentrifugalkraft, die sie an der Wand hält und fallen nach unten”, sagt King. Dasselbe passiert mit dem Gas in diesen Scheiben und es fällt in Richtung des Schwarzen Lochs.

Dies könnte erklären, wie diese Schwarzen Löcher so schnell so groß wurden. “Wir wissen nicht genau, wie Gas innerhalb von Galaxien im frühen Universum floss”, sagt King, “aber ich halte es für sehr vielversprechend, dass dem Schwarzen Loch das Aufsaugen sehr leicht fällt, wenn das Gas chaotisch einströmt.”

Die zwei schwersten bislang entdeckten Schwarzen Löcher sind jeweils etwa zehn Milliarden Mal schwerer als die Sonne. (astropage.eu berichtete: Astronomen entdecken die bislang massereichsten Schwarzen Löcher)

Nachfolgend sind einige der durchgeführten Computersimulationen eingebunden:

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Video-Link: https://youtu.be/nmWittRIhcI

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 150 Grad (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/7J6E1z55HJk

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 150 Grad, 3D-Simulation (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/q_P08TgvTrI

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 150 Grad, “adiabatische” Zustandsgleichung (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/rbYgR92LSEs

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 180 Grad (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/CRP7IiCaX3E

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 120 Grad (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/Q7UPSJJcBzU

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 90 Grad (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/GG_yh_lF8zo

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 60 Grad (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/VJTMcISAsy0

Schneller Akkretionsprozess bei gegenläufig rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 30 Grad (Nixon, King & Price / University of Leicester)

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Video-Link: https://youtu.be/1-LKrsIc4pw

Schneller Akkretionsprozess bei rotierenden Akkretionsscheiben, Inklinationswinkel Theta = 0 Grad, flache Scheibe (Nixon, King & Price / University of Leicester)

Quelle: http://www2.le.ac.uk/offices/press/press-releases/2012/march/astronomers-put-forward-new-theory-on-size-of-black-holes

(THK)

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