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Am Ende des Universums gibt es schwarze Löcher mit Massen, die mit der Masse von einer Milliarde unserer Sonnen zu vergleichen sind. Diese gigantischen Körper, genannt Quasare, werden von interstellaren Gasen genährt, die sie ununterbrohen in großen Mengen schlucken. Damit enthüllen sie ihre Existenz: Das Gas gibt Licht ab, während es eingesaugt und dann durch die Schwerkraft des schwarzen Lochs vernichtet wird und während Äonen durch das gesamte Universum reist bis es unsere Teleskope erreicht. Wenn man also die Ränder des Universums sieht, schaut man eigentlich in die Vergangenheit. Diese weit entfernten, antiken Quasare sind für uns wie "Babyfotos", die vor weniger als einer Milliarde Jahren nach dem großen Knall aufgenommen wurden, und monströse Babys in einem jungen Universum abbilden.
Normalerweise entsteht ein schwarzes Loch, wenn ein massiver Stern, der zehnmal soviel wie die Sonnenmasse wiegt, gleich nach Verbrauch des atomaren Benzins explodiert. Ohne dieses atomare Benzin in seinem Kern, der gegen die Schwerkraft andrückt, kollabiert der Stern: Grosse Mengen des Materials werden in einer Supernova-Explosion nach aussen geschleudert, während der Rest nach innen fällt und ein schwarzes Loch von etwa 10 Sonnenmassen entstehen lässt.
Seit diese antiken Quasare zuerst entdeckt wurden, haben sich Wissenschaftler gefragt, welcher Prozess ein kleines schwarzes Loch dazu veranlasst, nach dem großen Knall soviel zu verschlingen und so riesig zu werden.
Diverse Prozesse tendieren zur Limitierung der Geschwindigkeit, mit der ein solches schwarzes Loch anwächst. Somit fällt das Gas normalerweise nicht direkt in das schwarze Loch, aber wird langsam rieselnd in einen Spiralenfluss geleitet. Wenn das Gas letztendlich von dem schwarzen Loch verschluckt ist, drückt das abgegebene Licht gegen das Gas. Dieses Licht fungiert als Gegengewicht zur Schwerkraft und verlangsamt den Fluss, der das schwarze Loch füttert.
Wie wachsen diese antiken Quasare? Prof. Tal Alexander, der Leiter des Fachbereichs Teilchenphysik und Astrophysik, bietet eine mögliche Antwort auf diese Frage in einer Studie, die er gemeinsam mit Prof. Priyamvada Natarajan von der Yale Universität in den USA verfasste und die kürzlich im Forschungsmagazin Science veröffentlicht wurde.
Ihr Modell beginnt mit der Formation eines kleinen schwarzen Lochs im sehr frühen Universum. Damals, so meinen Kosmologen, waren Gasströme kalt, dicht und enthielten viel größere Materialmengen als die dünnen Gasströme, die wir heute im Kosmos beobachten. Die hungrigen neugeborenen schwarzen Löcher bewegen sich, ändern ständig ihre Richtung, als würden sie von anderen Babysternen in ihrer unmittelbaren Umgebung herumgestossen. Durch schnelle Zickzackbewegungen wirbeln die schwarzen Löcher ständig mehr und mehr Gas ins All, wobei sie das Gas so schnell direkt aufsaugen, dass keine langsame Spiralbewegung möglich ist. Je größer das schwarze Loch wurde, desto schneller frass es; die Wachstumsrate stieg exponentiell an, wie Alexander erklärt. Nach 10 Millionen Jahren - was nach der kosmischen Uhr nur einem Augenzwinkern gleicht – würde das schwarze Loch sich bereits mit etwa 10.000 Sonnenmassen auffüllen. Von diesem Moment an würde sich die kolossale Wachstumsrate bis zu einem gemütlichen Tempo verlangsamen, aber der zukünftige Weg des schwarzen Lochs wäre bereits festgelegt und es würde letztendlich eine Milliarde Sonnenmassen mehr wiegen.
Prof. Tal Alexanders Forschungsarbeit wird vom Europäischen Forschungsrat finanziert.
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