Astronomen der Swinburne University of Technology haben aufgedeckt, wie supermassive Schwarze Löcher wachsen – und es entspricht nicht dem, was erwartet wurde.
Jahrelang hatten Wissenschaftler geglaubt, dass supermassive Schwarze Löcher, die sich in den Zentren von Galaxien befinden, ihre Masse im Einklang mit dem Wachstum ihrer Galaxien vergrößerten. Neue Beobachtungen haben jedoch ein in dramatischer Weise anderes Verhalten enthüllt. “Schwarze Löcher sind viel schneller gewachsen, als wir dachten”, sagte Professor Alister Graham vom Centre for Astrophysics and Supercomputing der Swinburne University of Technology.
In Galaxien gibt es einen Wettbewerb um den Verwendungszweck des verfügbaren Gases: entweder für die Bildung neuer Sterne oder als Nahrung für das zentrale Schwarze Loch. Für mehr als ein Jahrzehnt haben die führenden Modelle und Theorien jedem Prozess einen festen Anteil des Gases zugesprochen, was das Verhältnis von der Masse des Schwarzen Lochs zur Masse der Galaxie im Grunde bewahrt hat. Die neue Forschungsarbeit, die im The Astrophysical Journal veröffentlicht wird, zeigt, dass dieser Ansatz verändert werden muss.
“Wir wissen jetzt, dass jeder zehnfache Anstieg der stellaren Masse einer Galaxie mit einem viel größeren, hundertfachen Anstieg der Masse des Schwarzen Lochs einhergeht”, sagte Professor Graham. “Das hat weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis der Koevolution von Schwarzen Löchern und Galaxien.” Die Forscher haben zudem entdeckt, dass in den dicht gedrängten Sternhaufen in den Zentren kleinerer Galaxien und in Scheibengalaxien wie unserer Milchstraße das gegenteilige Verhalten existiert.
“Je kleiner die Galaxie, desto größer der Anteil von Sternen in diesen dichten, kompakten Haufen”, sagte Dr. Nicholas Scott von der Swinburne University of Technology. “In den geringmassigen Galaxien dominieren die Sternhaufen, welche Millionen Sterne enthalten können, über die Schwarzen Löcher.” Bislang wurde angenommen, dass die Sternhaufen einen konstanten Anteil von 0,2 Prozent an der Masse einer Galaxie enthalten.
Die Forschungsarbeit scheint auch ein lange bestehendes Rätsel der Astronomie gelöst zu haben. “Mittelschwere” Schwarze Löcher mit Massen zwischen der eines einzelnen Sterns und jener von einer Million Sternen waren auffallend schwer nachweisbar. Die neue Studie sagt voraus, dass zahlreiche Galaxien, von denen schon bekannt ist, dass sie ein Schwarzes Loch (wenn auch eins mit derzeit unbekannter Masse) beherbergen, diese fehlenden “mittelschweren” Schwarzen Löcher enthalten sollten. “Sie könnten groß genug sein, um mit der neuen Generation extrem leistungsfähiger Teleskope beobachtet zu werden”, sagte Dr. Scott.
Video-Link: https://youtu.be/9NVuaWxHNno
Diese Animation zeigt das Schicksal einiger Sterne, die einem Schwarzen Loch im Zentrum eines Sternhaufens zu nahe kommen. (Swinburne University of Technology)
Professor Graham sagte, diese Schwarzen Löcher seien noch immer imstande, jeden Stern und dessen potenzielle Planeten auf der Stelle zu verschlingen, wenn sie zu nahe kommen. “Schwarze Löcher sind effektive Gravitations-Gefängnisse und -Pressen und das könnte das Schicksal vieler vergangener Sonnensysteme gewesen sein”, erklärte er. “In der Tat würde ein solcher kosmischer Tanz etwas zu der Umwandlung der Kerne von Sternhaufen in schwere Schwarze Löcher beitragen.”
Die Forscher kombinierten Beobachtungen des Hubble Space Telescope, des europäischen Very Large Telescope in Chile und des Keck Telescope auf Hawaii, um die bislang umfangreichste Stichprobe von Galaxien mit verlässlichen Sternhaufen und supermassiven Schwarzen Löchern zu erstellen. Die Arbeit wurde vom Australian Research Council finanziert.
(THK)
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