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Kosmologie: Schwarze Löcher wechselwirken nicht mit jeder Masse

Ein extrem massereiches Schwarzes LochLaden...
Gigantische Schwarze Löcher mit einer Masse von einigen Millionen bis hin zu mehreren Milliarden Sonnenmassen befinden sich in den Zentren der Galaxien. Selbst die massereichsten von ihnen sind nach aktueller Annahme aus ursprünglich kleinen Objekten von hundert bis zehntausend Sonnenmassen entstanden, sei dies durch den Gravitationskollaps eines Sterns oder durch den Kollaps von Gaswolken oder Sternhaufen im frühen Universum.

Aufgrund ihrer enormen gravitativen Wirkung lassen sich Schwarze Löcher nachweisen, auch wenn sie inaktiv sind und keine Materie aufsammeln. Die von einem Schwarzen Loch erzeugten Gravitationskräfte beschleunigen die Sterne in ihrer unmittelbaren Nähe auf hohe Geschwindigkeiten. Diese Beschleunigungen lassen sich durch die durch den Dopplereffekt verbreiterten Absorptionslinien der Sterne in den Galaxienspektren nachweisen.

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Ein extrem massereiches Schwarzes Loch | So wie in dieser künstlerischen Darstellung könnte das nahe Umfeld eines extrem massereichen Schwarzen Lochs aussehen. Das eigentliche Schwarze Loch ist von einer dichten Scheibe aus Gas und Staub verborgen, an seinen Polen schießen zwei Gasstrahlen mit hoher Geschwindigkeit ins All.
Die Analyse der Hubble-Daten zeigte, dass jede Galaxie mit einem Bulge ein extrem massereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum besitzt. Der Bulge ist eine zentrale Auswölbung; ein dreidimensionales, annähernd kugelförmiges Sternsystem, dessen Sterne dicht gepackt angeordnet sind. Treten Bulges allein auf, so werden sie elliptische Galaxien genannt. In Kombination mit Sternscheiben bilden sie Spiralgalaxien. Die Bulges der Spiralgalaxien weisen kein einheitliches Muster auf, sondern werden vielmehr unterschieden in so genannte klassische Bulges und Pseudobulges. Während die klassischen Bulges an elliptische Galaxien erinnern, sind die Pseudobulges eher mit den Sternscheiben der Spiralgalaxien verwandt.

Wie die massereichen Schwarzen Löcher im innersten Bereich von Galaxien entstanden sind und wie ihre Entstehung mit der Entwicklung der Wirtsgalaxie zusammenhängt, ist Gegenstand aktueller Forschung. Es ließ sich beobachten, dass in den massereicheren Bulges die zentralen Schwarzen Löcher größer sind. Das Wachstum der Schwarzen Löcher und die Bildung der zentralen Sternauswölbungen beeinflussen sich also gegenseitig.

Die Autoren zweier aktueller Nature-Artikel fanden nun heraus, dass die Entwicklung der Schwarzen Löcher nur wechselseitig mit den Bulges ihrer Wirtsgalaxien verknüpft ist, nicht aber mit der Masse der Sternscheiben, kaum oder gar nicht mit der Masse von Pseudobulges und auch nicht mit den Halos aus Dunkler Materie. Ein solcher Halo ist eine galaktische Komponente, die über die sichtbare Ausdehnung der Galaxie hinausreicht und deren Masse dominieren soll.

John Kormendy und seine Arbeitskollegen ziehen nun den Schluss, dass Schwarze Löcher nicht wie in vorgängigen Arbeiten vorgeschlagen direkt mit Dunkler Materie wechselwirken. Die parallele Entwicklung von zentralem Schwarzen Loch und Wirtsgalaxie scheint vielmehr so einfach zu sein, wie sie nur sein kann. Die einzige wechselseitige Beeinflussung besteht zwischen Schwarzen Löchern und klassischen Bulges oder Bulges, die als elliptische Galaxien auftreten. Die Forscher hoffen nun, dass diese Ergebnisse dazu beitragen, den Fütterungsmechanismus und das Wachstum der Schwarzen Löcher zu erklären. (rh)

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  • Quellen
Nature 469, doi:10.1038/nature09694, 2011
Nature 469, doi:10.1038/nature09695, 2011

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