Astronomen entdecken 83 Supermassive Schwarze Löcher aus den frühesten Tagen des Universums

Astronomen des Subaru Telescope in Hawaii gaben kürzlich die Entdeckung von 83 Quasaren bekannt, die von supermassiven schwarzen Löchern in den Tiefen des Weltraums angetrieben werden. Objekte wie diese sind in den Zentren von Galaxien zu finden und sie können Massen haben, die Millionen oder Milliarden von Sternen in der Größe der Sonne entsprechen.

Als das Licht, das von diesen Objekten aus gesehen wurde, ihre Quelle verlassen hat, war das Universum nur etwa fünf Prozent seines gegenwärtigen Alters. Diese Entdeckung erhöht die Anzahl der supermassiven Schwarzen Löcher (SMBH) im frühen Universum erheblich.

"Während sie im heutigen Universum vorherrschend sind, ist es unklar, wann sie sich gebildet haben und wie viele von ihnen im fernen frühen Universum existieren", berichten Forscher des National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).

Dieses Objekt ist eines der entferntesten Quasare, das jemals gesehen wurde, und liegt ungefähr 13,05 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Es erscheint rot aufgrund der kosmischen Expansion und der Absorption von Licht, wenn es durch den intergalaktischen Raum wandert. Andere Objekte auf dem Foto sind Sterne und Galaxien. Bildnachweis: NAOJ

Diese neueste Serie von SMBH, die 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt gefunden wurde, wurde von Astronomen mit der am Subaru-Teleskop montierten Weitfeldkamera Hyper Suprime-Cam (HSC) aufgenommen. Frühere Studien der alten SMBH suchten nur nach den hellsten Quasaren, was zur Entdeckung nur der massivsten Objekte führte. In dieser neuen Studie suchten Astronomen nach supermassiven Schwarzen Löchern, wie sie in unserem heutigen Universum sind.

Ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall war das Universum mit Wasserstoff und Heliumgas gefüllt und wanderte frei. Ungefähr zur Zeit der Entstehung von Sternen und Galaxien vor etwa 13 Milliarden Jahren wurde der neutrale Wasserstoff (der etwa 75% aller normalen Materie im Universum ausmachte) "wieder ionisiert" oder in seine Protonen zerlegt Elektronen

Astrophysiker sind sich nicht sicher über die Ursachen dieses Prozesses oder wie die enorme Menge an Energie erzeugt wurde, um dies zu erreichen. Eine Theorie besagt, dass das frühe Universum schnell mit mächtigen Quasaren gefüllt wurde, die das Gas ionisierten, aber diese neue Studie zeigt nicht genug dieser Objekte, um die benötigte Energie zur Verfügung zu stellen. Eine andere Theorie postuliert die Bildung zahlreicher Galaxien im frühen Universum, die möglicherweise genug Energie geliefert haben, um den Wasserstoff zu ionisieren, der zu dieser Zeit den Raum durchdrang.

Künstlerisches Konzept eines mächtigen Quasars, angetrieben von einem supermassiven schwarzen Loch. Wenn Materie in den Ereignishorizont des SMBH fällt (der Punkt, an dem nicht einmal Licht austreten kann), strahlt sie gewaltige Energiestrahlen aus. Bildnachweis: Yoshiki Matsuoka

Die Prozesse, die in den frühesten Tagen des Universums zur Bildung von SMBHs führten, bleiben ein Rätsel. Jüngste Forschungen des Georgia Institute of Technology weisen darauf hin, dass der Prozess, wenn sich Galaxien extrem schnell bilden, supermassive Schwarze Löcher erzeugen kann. Die normale Sternentstehung während dieses Vorgangs kann unterbrochen werden, und dunkle Materie (die den „Kleber“ hält, der alle Galaxien zusammenhält) kann in Halos um die entstehende Galaxie fallen.

Zuvor glaubten Astronomen, dass ultraviolette Strahlung aus nahegelegenen Galaxien, die junge Nachbarn überfluten, erforderlich wäre, um die Sternentstehung zu unterbinden, und so genügend Rohmaterial für supermassive Schwarze Löcher zur Verfügung stellte, um sich so schnell zu bilden. Von GA-Tech-Forschern durchgeführte Computersimulationen zeigten, dass ultraviolettes Licht nicht erforderlich ist, um die Bildung von SMBH im frühen Universum zu ermöglichen.

„Als wir tiefer eintauchten, sahen wir, dass diese Standorte extrem schnell gewachsen sind. Das war der Schlüssel. Die gewalttätige und turbulente Natur der schnellen Versammlung, das gewaltsame Zusammenstoßen der Fundamente der Galaxie während der Geburt der Galaxie verhinderte die normale Sternentstehung und führte zu perfekten Bedingungen für die Bildung von Schwarzen Löchern “, sagte John Regan, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Center for Astrophysics and Relativität in der Dublin City University.

Nahezu alle Galaxien des modernen Universums enthalten in ihren Zentren supermassive Schwarze Löcher. Man nimmt an, dass die Masse in der Mitte unserer eigenen Milchstraße eine Masse hat, die etwa 4,6 Millionen Mal größer ist als die der Sonne.

Diese Entdeckung bietet nicht nur weitere Informationen über die Anzahl dieser Objekte, sondern hilft auch Astronomen, zu untersuchen, wie Gas im frühen Universum von supermassiven Schwarzen Löchern beeinflusst wurde, wie sie von Astronomen mit dem Subaru-Teleskop gefunden wurden.