Man vermutet, dass jede massereiche Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum hat. Seine Masse korreliert mit der Masse der inneren Regionen seiner Heimatgalaxie (und mit einigen anderen Eigenschaften) – wahrscheinlich weil das supermassive Schwarze Loch wächst und sich entwickelt, wenn die Galaxie selbst durch Verschmelzungen mit anderen Galaxie oder durch einströmende Materie aus dem intergalaktischen Medium wächst. Wenn Materie ihren Weg in das galaktische Zentrum findet und sich um das supermassive Schwarze Loch sammelt, entsteht ein aktiver galaktischer Kern. Abströmungen oder anderes Feedback des aktiven galaktischen Kerns agieren dann störend und bringen die Sternentstehungsprozesse in der Galaxie zum Erliegen. Moderne kosmologische Simulationen bilden zuverlässig die Geschichte der Sternentstehung und des Wachstums von supermassiven Schwarzen Löchern in Galaxien aus dem jungen Universum bis in heutige Zeiten ab und bestätigen diese Theorien.
Der Verschmelzungsprozess resultiert natürlicherweise darin, dass manche supermassive Schwarze Löcher nicht direkt im Zentrum der nun größeren Galaxie liegen. Der Weg zu einem einzigen verschmolzenen supermassiven Schwarzen Loch ist komplex. Manchmal entsteht zunächst ein Doppelsystem aus zwei supermassiven Schwarzen Löchern, die dann langsam zu einem einzigen verschmelzen. Dabei können registrierbare Gravitationswellen produziert werden. Die Verschmelzung kann manchmal jedoch verlangsamt oder unterbrochen werden und die Frage nach dem Warum ist eine der wichtigsten im Hinblick auf die Entwicklung von supermassiven Schwarzen Löchern. Neue kosmologische Simulationen mit dem ROMULUS-Code sagen voraus, dass sich manche supermassiven Schwarzen Löcher sogar nach einer Milliarde Jahren Entwicklungszeit nicht dem Kern anschließen, sondern stattdessen durch die Galaxie streifen.
Der Astronom Angelo Ricarte vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) leitete ein Team, dass solche umherstreifenden Schwarzen Löcher untersuchte. Mit den ROMULUS-Simulationen stellte das Team fest, dass im heutigen Universum (das heißt etwa 13,7 Milliarden Jahre nach dem Urknall) rund zehn Prozent der Gesamtmasse aller Schwarzen Löcher auf solche umherstreifenden Exemplare entfallen könnten. Zu früheren Zeiten, etwa zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall oder davor, scheinen diese Exemplare sogar noch häufiger gewesen zu sein und machten den Großteil der Gesamtmasse aller Schwarzen Löcher aus. Die Wissenschaftler stellten tatsächlich fest, dass diese umherstreifenden Exemplare in diesen frühen Epochen auch den Großteil der Strahlung produzieren, die von der Gesamtpopulation der supermassiven Schwarzen Löcher ausgeht. In einer Studie untersuchen die Astronomen die beobachteten Signaturen dieser Population.
Abhandlung: “Origins and Demographics of Wandering Black Holes” von Angelo Ricarte, Michael Tremmel, Priyamvada Natarajan, Charlotte Zimmer und Thomas Quinn, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 503, 6098, 2021.
(THK)
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