Astronomen haben ein massereiches Schwarzes Loch aus der Frühzeit des Universums entdeckt, bei dem es sich möglicherweise um eine der ersten Strukturen handelt, die sich nach dem Urknall gebildet haben, und nicht um den Kollaps eines riesigen Sterns. Diese Entdeckung stellt Standardtheorien zur Entstehung von Schwarzen Löchern in Frage und legt die Existenz ursprünglicher Schwarzer Löcher nahe, einer hypothetischen Art, die bereits vor Jahrzehnten theoretisiert wurde.
Anomalie in der frühen Galaxie Abell 2744-QSO1
Das Schwarze Loch wurde in der Galaxie Abell 2744-QSO1 identifiziert, die vor 13 Milliarden Jahren mit dem James Webb Space Telescope (JWST) beobachtet wurde. Das Besondere an diesem Schwarzen Loch ist seine Größe – etwa 50 Millionen Mal die Masse unserer Sonne – in Kombination mit dem nahezu völligen Fehlen von Sternen in seiner Muttergalaxie. Standardmodelle sagen voraus, dass Galaxien und Schwarze Löcher gemeinsam entstehen oder dass Schwarze Löcher durch den Tod massereicher Sterne entstehen. Diese Galaxie durchbricht dieses Muster.
Ursprüngliche Schwarze Löcher: Eine theoretische Wiederbelebung
Das Team hinter der Entdeckung führte Simulationen durch, die darauf hindeuteten, dass dieses Schwarze Loch als ursprüngliches Schwarzes Loch entstanden sein könnte, was erstmals 1974 von Stephen Hawking und Bernard Carr vorgeschlagen wurde. Diese Objekte hätten sich nicht aus Sternen gebildet, sondern wären aus Dichteschwankungen im jungen Universum entstanden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass angenommen wird, dass ursprüngliche Schwarze Löcher direkt aus der ungleichmäßigen Verteilung der Materie unmittelbar nach dem Urknall und nicht aus dem Sternkollaps entstehen.
Simulationen unterstützen den ursprünglichen Ursprung
Die ersten Berechnungen stimmten mit den Beobachtungen überein, es mangelte ihnen jedoch an Details. Nachfolgende, gründlichere Simulationen berücksichtigten Gasströme, Sternentstehung und Wechselwirkungen zwischen ursprünglichen Schwarzen Löchern. Die Ergebnisse stimmten weitgehend mit der beobachteten Masse des Schwarzen Lochs, dem Vorhandensein schwererer Elemente und anderen Merkmalen von Abell 2744-QSO1 überein. Dies legt nahe, dass ursprüngliche Schwarze Löcher eine brauchbare Erklärung für diese frühe kosmische Struktur sein könnten.
Verbleibende Fragen und Herausforderungen
Einige Aspekte bleiben jedoch unklar. Standardmodelle ursprünglicher Schwarzer Löcher erzeugen oft Schwarze Löcher mit etwa 1 Million Sonnenmassen; QSO1 ist fünfmal größer. Ein weiteres Problem ist das Fehlen nahegelegener hochenergetischer Strahlungsquellen, die zur Auslösung der Entstehung ursprünglicher Schwarzer Löcher erforderlich sind. Trotz dieser Herausforderungen glauben Wissenschaftler, dass diese Schwarzen Löcher schnell zu einer extrem massiven Verschmelzung hätten verschmelzen können.
„Mit diesen neuen Beobachtungen, die normale Theorien zur Entstehung von Schwarzen Löchern nur schwer reproduzieren können, wird die Möglichkeit, dass es im frühen Universum massive urzeitliche Schwarze Löcher gab, immer zulässiger“, sagt Boyuan Liu von der Universität Cambridge.
Die Entdeckung beweist nicht, dass es urzeitliche Schwarze Löcher gibt, aber sie liefert überzeugende Beweise dafür, dass sie eine ernsthafte Möglichkeit darstellen. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um zu bestätigen, ob dieses Schwarze Loch tatsächlich ein Echo des Urknalls oder eine seltene Anomalie im etablierten Rahmen der Astrophysik ist.
