Eine neue theoretische Studie hat einen neuen Mechanismus für die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher aus Dunkler Materie vorgeschlagen. Das internationale Team kommt zu dem Schluss, dass supermassive Schwarze Löcher auch direkt aus Dunkler Materie in hochdichten Regionen in den Zentren von Galaxien entstehen könnten und nicht nur aus den konventionellen Entstehungsszenarien mit normaler Materie. Das Ergebnis hat wichtige Auswirkungen auf die Kosmologie im jungen Universum. Die Studie wurde in den Monthly Notices oft he Royal Astronomical Society veröffentlicht.
Die genaue Entstehungsweise von supermassiven Schwarzen Löchern ist heute eines der größten Probleme bei der Untersuchung der Entwicklung von Galaxien. Supermassive Schwarze Löcher wurden bereits in der Epoche rund 800 Millionen Jahre nach dem Urknall beobachtet, und es ist nicht geklärt, wie sie so schnell wachsen konnten.
Die Standardmodelle beschreiben, dass normale baryonische Materie (die Atome und Elemente, aus denen Sterne, Planeten und alle sichtbaren Objekte bestehen) unter ihrer eigenen Gravitation kollabiert und Schwarze Löcher bildet, die dann im Laufe der Zeit wachsen.
Die neue Studie untersucht jedoch die potenzielle Existenz von stabilen galaktischen Kernen aus Dunkler Materie, die von einem Halo aus Dunkler Materie umgeben sind. Sie besagt, dass die Zentren dieser Strukturen so dicht werden könnten, dass sie ebenfalls zu supermassiven Schwarzen Löchern kollabieren, wenn erst einmal eine kritische Grenze erreicht ist.
Dem neuen Modell zufolge könnte dies viel rascher geschehen sein als bei anderen Entstehungsmechanismen und würde die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher vor den Galaxien, in denen sie liegen, erlaubt haben. Das stünde im Widerspruch zu unserem heutigen Verständnis.
“Dieses neue Entstehungsszenario könnte eine natürliche Erklärung dafür liefern, wie supermassive Schwarze Löcher im jungen Universum entstanden, ohne früher stattgefundene Sternentstehungsprozesse oder Schwarze Löcher mit unrealistischen Akkretionsraten zu benötigen”, sagte der Leiter der Studie, Carlos R. Argüelles von der Universidad Nacional de La Plata und von ICRANet.
Eine andere verblüffende Konsequenz des neuen Modells ist, dass die kritische Masse für den Kollaps zu einem Schwarzen Loch von kleineren Halos aus Dunkler Materie vielleicht nicht erreicht werden kann, beispielsweise jene, die manche Zwerggalaxien umgeben. Die Autoren schlagen vor, dass dies die kleineren Zwerggalaxien dann mit einem zentralen Kern aus Dunkler Materie zurücklassen könnte, anstatt mit dem erwarteten Schwarzen Loch. Ein solcher Kern aus Dunkler Materie könnte trotzdem die gravitativen Signaturen eines normalen zentralen Schwarzen Lochs imitieren, während der äußere Halo aus Dunkler Materie auch die beobachteten Rotationskurven der Galaxien erklären könnte.
“Dieses Modell zeigt, wie Halos aus Dunkler Materie Dichtekonzentrationen in ihren Zentren beherbergen könnten, die eine entscheidende Rolle dabei spielen könnten, um die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher besser zu verstehen”, ergänzte Argüelles. “Hier haben wir erstmals bewiesen, dass sich solche Kern-Halo-Verteilungen aus Dunkler Materie in einem kosmologischen Rahmen tatsächlich bilden können und für die Lebensdauer des Universums stabil bleiben.”
Die Autoren hoffen, dass weitere Studien mehr Licht auf die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher in der Frühzeit unseres Universums werfen werden und erforschen, ob die Zentren von inaktiven Galaxien (darunter unsere eigene Milchstraßen-Galaxie) eventuell ein Zuhause für diese dichten Kerne aus Dunkler Materie darstellen könnten.
(THK)
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