(Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Das Universum könnte mit viel mehr monströsen schwarzen Löchern vollgestopft sein, die sich von der sie umgebenden Materie ernähren, als bisher angenommen.
Das ist die Schlussfolgerung eines Wissenschaftlerteams, das die Theorie vertritt, dass Astronomen zwischen 30 und 50 % der Fütterung supermassiver schwarzer Löcher übersehen könnten, kosmischer Titanen, die die Masse von Millionen oder sogar Milliarden von Sonnen haben.
Keine Sorge, diese kosmischen Monster verstecken sich nicht unter dem Bett (wir garantieren, dass Sie es bemerken würden, wenn es so wäre). Stattdessen scheinen sie sich hinter den riesigen Schleiern aus galaktischem Gas und Staub zu verstecken, die sie ernähren.
„Die relativen Größenverhältnisse zwischen einem supermassiven Schwarzen Loch und seiner Wirtsgalaxie sind so, als würde man eine Erbse mit der Erde vergleichen“, sagte der Leiter des Studienteams, Peter Boorman, Forscher am California Institute of Technology in Pasadena, am Montag (13. Januar) auf der 245. Tagung der American Astronomical Society in National Harbor, Maryland.
„Aber trotz dieses extremen Größenunterschieds hat ein akkretierendes supermassives Schwarzes Loch das Potenzial, Verwüstung anzurichten oder einen positiven Einfluss auf seine Wirtsgalaxie zu haben“, fügte Boorman hinzu.
Das liegt daran, dass Schwarze Löcher, wenn sie „überfressen“, Materialstrahlen aus ihrer unmittelbaren Umgebung mit etwa 33 % der Lichtgeschwindigkeit ausstoßen können. Diese astrophysikalischen Strahlen können das Gas und den Staub wegdrücken, die ihre Heimatgalaxien für die Bildung von Sternen benötigen. So kann ein ausbrechendes Schwarzes Loch die Sternentstehung in der umgebenden Galaxie verlangsamen oder sogar verhindern.
„Dies hat dramatische Auswirkungen auf unsere Wahrnehmung der Galaxienentwicklung“, so Boorman weiter. „Es gibt eine Komponente in diesem Bild, die oft übersehen wird: die Verdunkelung.“
Obskuration ist die Verdeckung von fütternden oder „akkretierenden“ supermassereichen schwarzen Löchern in ansonsten hellen Regionen, die als aktive galaktische Kerne (AGN) bezeichnet werden, durch die Gas- und Staubschichten, von denen sie sich ernähren.
Schwarze Löcher verstecken sich hinter Donuts
Der Caltech-Forscher, der früher an der Universität Southhampton in England tätig war, erklärte, dass supermassereiche Schwarze Löcher ohne eine Art Materialreservoir um sie herum – ein „kosmisches Buffet“, von dem sie sich ernähren – nicht existieren können und wachsen.
„Es wird angenommen, dass dieses Material die ungefähre geometrische Form eines Donuts bilden kann“, sagte Boorman. „Je nachdem, wie das Material auf unsere Sichtlinie ausgerichtet ist, sehen wir entweder bis zum Zentrum des akkretierenden Materials, das sehr hell ist, oder wir sehen eine starke Verdunkelung.“
Frühere Forschungen haben ergeben, dass diese Verdunkelung bis zu 15 % der supermassiven schwarzen Löcher vor unserer Sicht verbergen könnte.
Boorman und Kollegen testeten diese Idee mit Infrarotdaten der NASA-Sonde Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) im Rahmen eines Projekts namens NuLANDS (NuSTAR Local AGN N H Distribution Survey).
Das tiefste Röntgenbild des Weltraums, das vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA aufgenommen wurde, enthält 5.000 supermassive schwarze Löcher. In Wirklichkeit könnten es bis zu 10.000 sein; Chandra kann sie nur nicht alle sehen. (Bildnachweis: NASA/CXC/Penn State/B.Luo et al.)
Das Ergebnis war die Visualisierung von Infrarotlicht aus Wolken, die supermassive schwarze Löcher umgeben. Dies ermöglichte dem Team die erste hochpräzise Zählung von Schwarzen Löchern, die durch den Verzehr der sie umgebenden Materie wachsen.
„Obwohl Schwarze Löcher dunkel sind, erwärmt sich das sie umgebende Gas und leuchtet intensiv, was sie zu einigen der hellsten Objekte im Universum macht“, sagte Teammitglied und Southhampton University Forscher Poshak Gandhi in einer Erklärung. „Selbst wenn sie verborgen sind, absorbiert der umgebende Staub dieses Licht und gibt es als Infrarotstrahlung wieder ab, so dass die Anwesenheit des Schwarzen Lochs sichtbar wird.
„Wir haben herausgefunden, dass noch viel mehr im Verborgenen lauern – versteckt hinter Staub und Gas, so dass sie für normale Teleskope unsichtbar sind.“
Die Suche nach versteckten Schwarzen Löchern könnte erklären, wie sie zu solch enormen Größen heranwachsen. Es könnte auch helfen, ein besseres Bild davon zu zeichnen, wie sich Galaxien entwickeln.
„Wenn wir keine schwarzen Löcher hätten, könnten die Galaxien viel größer sein“, sagte Gandhi. „Wenn wir kein supermassives schwarzes Loch in unserer Milchstraße hätten, gäbe es vielleicht viel mehr Sterne am Himmel.
„Das ist nur ein Beispiel dafür, wie schwarze Löcher die Entwicklung einer Galaxie beeinflussen können.“
Boorman erklärte, wie anders unser Blick auf das Universum wäre, wenn wir sehen könnten, wie viele supermassereiche Schwarze Löcher es ernährt.
„Wenn unsere Augen in der Lage wären, Röntgenstrahlen zu erkennen, wäre der Himmel voller Punkte“, sagte Boorman. „Und jeder einzelne dieser Punkte wäre ein akkretierendes supermassives schwarzes Loch.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 30. Dezember in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht.
