Wie entstehen schwarze Löcher im Universum?

(Dan Tri) – Schwarze Löcher sind Riesen mit einer Masse, die Millionen bis Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne. Sie erzeugen so starke Gravitationskräfte, dass nicht einmal Licht entkommen kann.

Simulation eines supermassiven Schwarzen Lochs (Abbildung: Adobe).

Im Zentrum der meisten Galaxien lauert ein kosmischer Gigant: ein supermassereiches Schwarzes Loch. Diese mysteriösen Objekte, deren Masse Millionen bis Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne, üben eine so starke Anziehungskraft aus, dass nicht einmal Licht entkommen kann.

Schwarze Löcher sind so massereich, dass sie die Galaxien um sie herum formen. Sie beeinflussen die Sternentstehung, die Entwicklung von Galaxien und sogar die Bewegungen ganzer Sternhaufen.

Unsere Milchstraße bildet da keine Ausnahme. In ihrem Zentrum befindet sich Sagittarius A*, ein supermassereiches Schwarzes Loch mit dem Gewicht von vier Millionen Sonnen. Obwohl diese Schwarzen Löcher für die Existenz von Galaxien von entscheidender Bedeutung sind, wissen wir noch immer nicht genau, wie sie entstehen.

Eine neue Studie des Pop III.1-Modells unter der Leitung des theoretischen Astrophysikers Jonathan Tan an der University of Virginia nähert sich diesem rätselhaften Problem jedoch aus einer neuen Perspektive.

Professor Tan baut auf jahrzehntelanger Forschung auf, um die Grundlagen für eine neue Theorie zu legen, die erklären könnte, wie diese riesigen kosmischen Körper entstanden sind.

Nach Untersuchungen von ihm und seinen Kollegen könnte der Kollaps der ersten Generation von Sternen, auch Protosterne genannt, zur Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher geführt haben.

Pop-Modell III.1

Sterne, die aus primordialem Wasserstoff und Helium gebildet werden, werden Pop-III-Sterne genannt (Abbildung: Weltraum).

Im frühen Universum, lange bevor Galaxien und Planeten auftauchten, wurde die erste Generation von Sternen geboren. Diese aus primordialem Wasserstoff und Helium gebildeten Sterne wurden von Astrophysikern Pop-III-Sterne genannt.

Das von Professor Jonathan Tan entwickelte Modell Pop III.1 beschreibt Sterne, die in Umgebungen entstanden, die von schwereren Elementen unbeeinflusst waren. Ohne Kohlenstoff, Sauerstoff oder Schwermetalle, die den Abkühlungsprozess regulierten, könnten diese ersten Sterne extrem hohe Massen erreicht haben.

Stellen Sie sich Sterne vor, die hundertmal massereicher sind als unsere Sonne. Aufgrund ihrer enormen Größe haben sie eine kurze Lebensdauer und kollabieren schnell, wobei die ersten schwarzen Löcher entstehen.

Diese ursprünglichen Schwarzen Löcher, die Überreste von Pop-III-Sternen, dienen als Keimzellen für das Wachstum riesiger Schwarzer Löcher. Schließlich werden sie größer und entwickeln sich zu den supermassereichen Schwarzen Löchern, die wir heute in den Zentren von Galaxien sehen. Wissenschaftler haben sogar ein supermassereiches Schwarzes Loch entdeckt, das 36 Milliarden Mal mehr wiegt als die Sonne.

Auch bei der Entstehung des frühen Universums spielten Pop III.1-Sterne eine Schlüsselrolle. Ihre starke Strahlung ionisierte das umgebende Wasserstoffgas und leitete so die Reionisierung des Universums ein.

Dies war ein entscheidender Moment, in dem das Universum seine Struktur und sein Energiegleichgewicht veränderte. Das Ergebnis war eine plötzliche kosmische Erleuchtung, in astronomischen Kreisen als „Blitz“ bekannt.

Der doppelte Einfluss der Pop III.1-Sterne macht sie wichtig für das Verständnis der Anfänge der kosmischen Struktur.

Herausforderungen und Alternativen

Das Pop III.1-Modell gilt nach wie vor als wissenschaftlich anerkannte Theorie (Abbildung: Space).

Die Pop III.1-Theorie erklärt nicht nur die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher, sondern befasst sich auch mit mehreren großen ungelösten Problemen der Kosmologie.

Zu diesen Themen gehören die „Hubble-Spannung“, die Debatte um die dynamische Dunkle Energie sowie Anomalien im Zusammenhang mit Neutrinomassen.

Indem Professor Tans Modell die ersten Sterne und ihre Überreste schwarzer Löcher mit der großräumigen Entwicklung des Universums verknüpft, bietet es eine einzigartige Perspektive, die zur Lösung vieler Rätsel beitragen könnte.

Das Pop III.1-Szenario ist jedoch nicht die einzige Idee. Andere Theorien gehen davon aus, dass sich primordiale Schwarze Löcher direkt aus Dichteschwankungen in den ersten Sekunden nach dem Urknall gebildet haben.

Diese Schwarzen Löcher könnten die Keimzellen supermassiver Schwarzer Löcher sein. Ein anderer Ansatz deutet auf den direkten Kollaps riesiger Gaswolken hin, aus denen keine Sterne entstehen.

Jede Theorie schlägt einen anderen Mechanismus vor, alle zielen darauf ab, die Geheimnisse des Universums zu erklären.

Auch die Vorhersagen des Pop III.1-Modells zur Ionisierung des frühen Universums werden in Frage gestellt. Beobachtungsbedingte Einschränkungen der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, insbesondere der dynamische Sunyaev-Zeldovich-Effekt, legen nahe, dass Ausmaß und Zeitpunkt der Reionisierung schwer zu vereinbaren sein könnten.

Dennoch gilt das Pop III.1-Modell noch immer als überzeugende Theorie und heizt weiterhin die Debatte darüber an, wie eine der ersten Strukturen des Universums entstanden ist.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm