Was haben Schwarze Löcher mit dem Urknall zu tun?

Nur wenige Millisekunden nach dem Urknall herrschte scheinbares Chaos im Universum. Während Teilchen miteinander verschmolzen und wieder zerbrachen, liefen unglaublich starke Druckwellen durch den frühen Kosmos. Sie pressten die Teilchen so eng gegeneinander, dass sich schwarze Löcher bildeten, heute von Astrophysikern als primordiale schwarze Löcher bezeichnet.

Welche Auswirkungen hatten diese Schwarzen Löcher auf die Bildung der ersten Sterne, etwa hundert Millionen Jahre später? Das Standardmodell geht davon aus, dass Schwarze Löcher damals durch ihre Anziehungskraft als Kondensationskerne die Bildung haloartiger Strukturen begünstigten, ähnlich wie Wolken aus Staubpartikeln entstehen. Das fördert die Sternentstehung, denn diese Strukturen dienten später als Gerüst, das der Materie half, sich zu den ersten Sternen und Galaxien zusammenzufinden. Ein Schwarzes Loch heizt jedoch das einfallende Gas auf. Dadurch bildet sich eine heiße Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch, die wiederum das umgebende Gas ionisiert und erhitzt. Das ist ein Minuspunkt für die Sternentstehung, denn man braucht kühles, nicht heißes Gas, damit es sich so weit verdichten kann, dass schließlich die ersten Kernfusionen stattfinden und ein Stern zündet.

Supercomputersimulationen halfen bei der Untersuchung dieser kosmischen Frage – etwa auf dem Supercomputer Stampede2 des Texas Advanced Computing Center (TACC), das zur University of Texas in Austin gehört. “Wir haben herausgefunden, dass das Standardbild der Entstehung des ersten Sterns durch primordiale Schwarze Löcher nicht wirklich verändert wird”, sagt Boyuan Liu, Post-Doc an der Universität Cambridge. Liu ist der Hauptautor eines Papers, das in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde. “Wir haben herausgefunden, dass sich diese beiden Effekte – die Erwärmung durch das Schwarze Loch und die Aussaat – fast gegenseitig aufheben und die Auswirkungen auf die Sternentstehung letztlich gering sind”, so Liu. Je nachdem, welcher Effekt überwiegt, kann die Sternentstehung durch primordiale Schwarze Löcher beschleunigt, verzögert oder verhindert werden. “Aus diesem Grund können primordiale Schwarze Löcher trotzdem wichtig sein”, fügt er hinzu.

Es gibt aber noch andere Effekte. Forschungen deuten auch darauf hin, dass die primordialen Schwarzen Löcher mit den ersten Sternen wechselwirkten und dabei Gravitationswellen erzeugten. “Sie könnten auch die Bildung von supermassiven schwarzen Löchern auslösen. Diese Aspekte wollen wir in Folgestudien untersuchen”, sagt Liu.

(Bild: zeber2010/depositphotos.com)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.