Wie supermassereiche Schwarze Löcher entstehen

Bereits im jungen Kosmos gab es supermassereiche Schwarze Löcher. Wie diese gewaltigen Objekte so schnell entstehen konnten, ist bislang unter Astrophysikern umstritten. Computersimulationen eines internationalen Forscherteams weisen jetzt einen neuen Weg, dieses Rätsel zu lösen: Die Strahlung einer Nachbargalaxie kann die Entstehung neuer Sterne in einer Galaxie verhindern und den direkten Kollaps großer Gasmengen zu einem Schwarzen Loch auslösen. Über diesen Prozess könnten schlagartig Schwarze Löcher mit der zehn- bis hunderttausendfachen Masse der Sonne entstehen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

„Bereits innerhalb von nur 100 000 Jahren wachsen diese Schwarzen Löcher durch den Kollaps auf eine Million Sonnenmassen an“, erläutert Zoltan Haiman von der Columbia University in New York. „Nach wenigen Hundert Millionen Jahren sind sie schließlich zu supermassereichen Schwarzen Löchern mit der milliardenfachen Sonnenmasse geworden. Das ist erheblich schneller, als wir es erwartet hatten.“ Nahezu jede Galaxie enthält in ihrem Zentrum ein Schwarzes Loch mit der millionen- oder gar milliardenfachen Masse der Sonne. Die Astronomen dachten zunächst, diese supermassereichen Schwarzen Löcher würden gleichmäßig über Jahrmilliarden im Verlauf der kosmischen Geschichte anwachsen. Doch der Nachweis von inzwischen über zwanzig supermassereichen Schwarzen Löchern bereits 800 Millionen Jahre nach dem Urknall belehrte sie eines Besseren: Offenbar entstehen diese gewaltigen Objekte sehr früh und sehr schnell in der kosmischen Geschichte.

Haiman und seine Kollegen verfolgen seit einigen Jahren die Idee eines „direkten Kollapses“ großer Gasmengen zu einem massereichen Schwarzen Loch. Das Problem dabei: In einer kollabierenden Gaswolke bilden sich normalerweise Sterne, die dann mit ihrer Strahlung den weiteren Kollaps zu einem Schwarzen Loch verhindern. Die neuen Computersimulationen zeigen jetzt eine Lösung für dieses Problem auf. Wenn sich eine weitere Galaxie, in der gerade explosionsartig Sterne entstehen, in genau der richtigen Entfernung befindet, unterdrückt die Strahlung dieser Sterne die Bildung von Sternen in der ersten Galaxie. Auf diese Weise kann das Gas ungehindert zusammenstürzen und ein gewaltiges Schwarzes Loch bilden. Die Forscher hoffen nun, dass sie ihr Szenario mit dem James Webb Space Telescope, das im Oktober 2018 starten soll, überprüfen können.