Schwarze Löcher heizten dem Universum ein

Heidelberg – Die Strahlung supermassereicher Schwarzer Löcher hat in der Frühzeit des Kosmos das Gas zwischen den Galaxien zehn- bis hundertmal stärker aufgeheizt als bislang vermutet. Das zeigt der Vergleich neuer Computersimulationen mit Beobachtungsdaten durch ein internationales Forscherteam. Diese überraschende Erkenntnis hat wichtige Konsequenzen für die Entstehung von Strukturen im Universum. Die Wissenschaftler berichten in mehreren Fachaufsätzen im „Astrophysical Journal“ sowie in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ über ihre Entdeckung.

„Blazare schreiben die thermische Geschichte des Universums um“, fasst Christoph Pfrommer, einer der Astrophysiker vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS), das Ergebnis der Untersuchung zusammen. Blazare sind supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien, die hochenergetische Gammastrahlung aussenden. Bislang waren die Astronomen davon ausgegangen, dass die Schwarzen Löcher nur Auswirkungen auf ihre unmittelbare Umgebung haben. Doch ihr Einfluss reicht weit darüber hinaus, wie die Untersuchungen von Pfrommer und seinen Kollegen zeigen.

Die Gammastrahlung der Blazare tritt in Wechselwirkung mit dem optischen Licht, das die Galaxien aussenden, dabei entstehen Elektronen und Positronen. Diese Elementarteilchen bewegen sich anfangs nahezu mit Lichtgeschwindigkeit, werden aber vom diffus verteilten Gas im intergalaktischen Raum abgebremst. Da ein solcher Bremsprozess Wärme erzeugt, heizt sich das umgebende Gas dabei extrem auf. Es wird im Durchschnitt zehnmal heißer, in kosmischen Regionen mit unterdurchschnittlicher Dichte sogar mehr als hundertmal heißer als bisher angenommen.

Die Aufheizung hat Konsequenzen für die kosmische Entwicklung. Denn wenn das Gas zu heiß ist, kann es sich nicht zusammenziehen und es können keine neuen Strukturen mehr entstehen. Pfrommer und seine Kollegen gehen davon aus, dass der Prozess insbesondere die Entstehung von Zwerggalaxien verzögert oder sogar völlig unterdrückt. Hier könnte der Schlüssel zur Lösung eines Problems der Kosmologie liegen: Die Astronomen beobachten nämlich erheblich weniger Zwerggalaxien, als ihre Modelle vorhersagen. Die bislang in den Modellen nicht berücksichtigte Aufheizung durch die Blazare könnte diese Diskrepanz beseitigen.