Gasströme lassen Sternhaufen kollabieren

Neue Theorie erklärt, wie sich supermassive Schwarze Löcher schon im jungen Universum bilden konnten.

supermassives Schwarzes Loch
supermassives Schwarzes Loch

Lund (Schweden) - Schon weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall gab es Schwarze Löcher mit mehr als der milliardenfachen Masse der Sonne. Wie diese Objekte so schnell entstehen konnten, erklärt ein Team von Astronomen aus den USA und Schweden jetzt mit einem neuen theoretischen Ansatz. Demnach führt der gebündelte Zustrom großer Gasmengen dazu, dass Sternhaufen kollabieren und Schwarze Löcher mit mehr als der 100.000-fachen Sonnenmasse bilden - "Saatkörner", die über Zusammenstöße relativ schnell zu supermassiven Schwarzen Löchern anwachsen können. Die Forscher präsentieren ihr Szenario im Fachblatt "Astrophysical Journal Letters".

"Es ist eine große Herausforderung, supermassive Schwarze Löcher allein durch den Zustrom von Gas auf stellare Schwarze Löcher zu produzieren", erklären Melvyn Davies vom Institut für Astronomie der schwedischen Universität Lund und seine Kollegen. Denn das Wachstum solcher Sternenleichen wird durch das sogenannte Eddington-Limit begrenzt: Je mehr Gas auf das Schwarze Loch einströmt, desto stärker leuchtet es durch die Umwandlung von Masse in Energie auf - und der daraus resultierende Strahlungsdruck bremst den Materieeinfall wieder ab.

Deshalb diskutieren die Astronomen seit langem Szenarien, in denen durch Zusammenstöße kleinerer Schwarzer Löcher "Saatkörner" zur Bildung der supermassiven Giganten entstehen. Besonders effektiv sind solche Prozesse, wenn sich Sternhaufen durch den Zustrom von Gas zusammenziehen. Bisherige Erklärungsansätze scheiterten jedoch daran, dass der Zustrom von Gas auch zur Bildung neuer Sterne in den Haufen führt und so deren Kollaps verhindert wird.

Davies und seine Kollegen zeigen nun, wie es funktionieren kann: Das Gas fällt nicht gleichmäßig in die Sternhaufen ein, sondern in gebündelten Strömen. So kann es direkt bis in das Zentrum des Sternhaufens fließen, ohne dass es zur Bildung neuer Sterne kommt. Durch den Massenzuwachs zieht sich der Sternhaufen zusammen, vorhandene stellare Schwarze Löcher kollidieren und es kann sich in relativ kurzer Zeit ein Schwarzes Loch mit über 100.000-facher Sonnenmasse bilden - ausreichend für die weitere Entwicklung zu einem supermassiven Giganten.