Nach dem Urknall passierte erst einmal nichts. Doch nach circa hundert Millionen Jahren regte sich etwas im Weltraum: Erste Sterne sowie Galaxien entstanden – und auch die ersten Schwarzen Löcher. Allerdings konnte die Forschung bislang nicht stichhaltig nachbilden, wie es genau zu ihrer Entstehung kam. Erstmalig gelang nun eine erfolgreiche Simulation, die auf der Theorie von Riesensternen fußt.

Simulationen am Supercomputer zeigen Entstehung erster schwarzer Löcher

Zu der Entstehung Schwarzer Löcher gibt es verschiedene Theorien. So unterscheide man laut Welt der Physik allgemein hin zwischen drei verschiedenen Arten:

  • Supermassenreiche Schwarze Löcher
  • Stellare Schwarze Löcher
  • Schwarze Löcher mittlerer Klasse

Der britische Astrophysiker Dan Whalen und sein Team widmeten sich der ersten Kategorie. In ihrer neuen Studie, veröffentlicht im Fachmagazin Nature, schließen sie sich einer populären Theorie zu ihrer Entstehung an und simulieren die Bedingungen.

Im frühen Universum sollen starke Strömungen kalter Gase die Geburt neuer Sterne erfolgreich unterdrückt haben. Whalens Simulationen am Supercomputer zeigen, dass sich im Anschluss massenreiche Gaswolken gebildet haben sollen.

Diese kollabierten wiederum zu Riesensternen, sogenannten Hyperriesen, mit einer vielfachen Sonnenmasse. Ein Kollaps nach ihrer kurzen Lebensdauer soll in der Folge die ersten supermassenreichen schwarzen Löcher hervorgebracht haben.

Es bedarf Zeit, um die Theorie zu bestätigen

Damit gelingt es dem Team um Whalen erstmalig eine vielversprechende Simulation zur Entstehung der alten Giganten darzulegen. Allerdings fehlt noch der Beweis für ihre Thesen.

Wären die Forschenden in der Lage zwei benachbarte Riesensterne zu entdecken, könnte man die Verschmelzung ihrer Schwarzen Löcher beobachten, erklärt die Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ). Dazu könnten Gravitationswellendetektoren dienen. Allerdings gibt es bislang keine Modelle, die Gravitationswellen, wie sie etwa bei Riesensternen zu erwarten sind, direkt nachweisen.

Aktuell befindet sich jedoch mehrere dieser Detektoren im Bau, wie Spektrum aufschlüsselt. Das Forschungsteam geht daher davon aus, binnen des kommenden Jahrzehnts ihre Simulation zu den ersten Schwarzen Löchern durch entsprechende Messungen bestätigen zu können.

Quellen: Frankfurter Allgemeine Zeitung, „Turbulent cold flows gave birth to the first quasars“ (Nature, 2022), Welt der Physik, Spektrum

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