Laut Live Science hat ein Forschungsteam des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics durch Simulationen ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 300 Milliarden Sonnenmassen erzeugt.
Ziel der Simulation war es, den Ursprung von Schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien zu finden, deren Masse zehn Milliarden Mal so groß ist wie die der Sonne. Neben den bekannten supermassiven Schwarzen Löchern entdecken Wissenschaftler manchmal auch supermassive Schwarze Löcher, deren Masse weit über das menschliche Vorstellungsvermögen hinausgeht. Sie werden oft als die schwersten Objekte im Universum bezeichnet.
Simulation der Kombination dreier Quasarsysteme durch Harvard-Smithsonian. (Bild: Harvard-Smithsonian)
Ein typisches Beispiel: Im Jahr 2019 beobachteten Wissenschaftler erstmals das Phänomen der Kollision dreier Galaxien, bei der die supermassereichen Schwarzen Löcher in ihren Zentren in eine Umlaufbahn gebracht wurden und verschmelzen. Die Kollision ereignete sich fast eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternensystem SDSS J084905.51+111447.2. Um dieses Phänomen zu beobachten, mussten Astronomen sowohl erdgebundene als auch Weltraumteleskope einsetzen.
Mithilfe einer hochauflösenden kosmologischen Simulation namens ASTRID modellierte das Harvard-Smithsonian-Team die Entwicklung des Universums, wie es vor etwa elf Milliarden Jahren entstand. In der Simulation beobachtete das Team die Geburt eines supermassereichen Schwarzen Lochs nach der Verschmelzung dreier Galaxien. Jede dieser Galaxien enthielt ihren eigenen Quasar, ein supermassereiches Schwarzes Loch, das Materie ansaugt und intensive Strahlung aussendet, die alle Sterne in ihren Wirtsgalaxien zusammen überstrahlen kann.
Wenn das Quasar-Trio aufeinandertrifft, bilden sie ein noch größeres Schwarzes Loch und lösen einen „Rausch“ der Massenanziehung aus, der es dem kombinierten Objekt ermöglicht, einen supermassiven Zustand zu erreichen.
„Wir haben ein sehr seltenes System mit einem dreifachen Quasar am kosmischen Mittag gefunden – etwa 11 Milliarden Jahre bevor Galaxien und supermassive Schwarze Löcher ihre maximale Aktivität erreichten“, sagte Dr. Yueying Ni, der Leiter des Forschungsteams.
„Das System besteht aus drei Quasaren, die von supermassiven Schwarzen Löchern angetrieben werden, von denen jedes die zehnfache Masse unserer Milchstraße hat“, fügte er hinzu.
Supermassive Schwarze Löcher auf Kollisionskurs: Drei Galaxien kollidieren im Sternensystem SDSS J084905.51+111447.2. (Bild: NASA)
Supercomputersimulationen zeigen, dass drei Galaxien mit supermassiven Schwarzen Löchern in ihren Zentren zu einer Galaxie verschmelzen, in deren Zentrum sich ein „supermassives“ Schwarzes Loch befindet.
Die Simulationen des Teams zeigen, dass die Verschmelzung der drei Quasare 150 Millionen Jahre dauerte und das massereichste Schwarze Loch der gesamten Simulation schuf, mit einer Masse, die 300 Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne und sogar größer als die aller Sterne der Milchstraße zusammen.
Laut Yueying Ni ist die Kombination eines Dreifachquasarsystems und der Kollision dreier Galaxien äußerst selten. Dies erklärt, warum es Wissenschaftlern bisher nicht gelungen ist, sie nachzuweisen oder die Entstehung eines supermassereichen Schwarzen Lochs bei einem solchen Ereignis zu beobachten.
Die Forschungsergebnisse des Harvard-Smithsonian-Teams wurden am 30. November 2022 im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Tra Khanh (Quelle: Live Science)
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