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.
DUNKLES UNIVERSUM
Am Anfang war der Urknall,
um uns herum der Nachhall.
Das Weltall in Expansion
Milliarden Jahre nun schon.
Es sind dabei die Galaxien
einander rasant zu entflieh’n.
Da ist keine Wende in Sicht,
irgendwann geht aus das Licht.
Dunkle Materie ist rätselhaft,
dunkle Energie nicht minder.
Das Wissen ist noch lückenhaft,
man kommt nicht recht dahinter.
Es braucht wohl wieder ein Genie,
gar eine neue Theorie.
Den Kosmos ganz zu versteh’n,
wird noch etwas Zeit vergeh’n.
DAS SCHWARZE LOCH
Ein kosmisches Schwergewicht,
zu keiner Diät bereit.
Sternenstaub das Hauptgericht,
verschmäht wird keine Mahlzeit.
Die Materie superdicht,
stark verbogen die Raumzeit.
Dem Monster entkommt kein Licht,
Gefängnis für die Ewigkeit.
Der Ereignishorizont ist Grenze,
dahinter ist einfach Sense.
EINSTEIN RELATIV LYRISCH
Zeit ist relativ,
man hat sie leider nie.
Einstein forschte intensiv,
offenbarte sein Genie:
Konstant bewegt sich das Licht,
schneller geht es nunmal nicht.
Ein weiteres Resultat: E = m c ²
Er brachte die Raumzeit ins Spiel,
eine Feldgleichung war das Ziel.
Masse krümmt umgebenden Raum –
Revolutionäres war gedacht,
Wissenschaft vorangebracht.
Rainer Kirmse , Altenburg
Herzliche Grüße aus Thüringen