Neue kosmologische Simulationen von Astronomen der Maynooth University zeigen, dass kleine „Light Seed“-Schwarze Löcher im frühen Universum außergewöhnlich schnell gewachsen sein könnten, was möglicherweise erklärt, wie sich supermassereiche Schwarze Löcher so kurz nach dem Urknall bildeten. Diese Forschung befasst sich mit einem seit langem bestehenden Rätsel der Astronomie: Wie sich Schwarze Löcher in relativ kurzer Zeit zu immensen Größen entwickelten.
Der Fressrausch der frühen Schwarzen Löcher
Die Simulationen zeigen ein chaotisches frühes Universum, in dem dichte und turbulente Bedingungen es kleineren Schwarzen Löchern ermöglichten, die umgebende Materie schnell zu verbrauchen. Laut Ph.D. Kandidat Daxal Mehta, lösten diese Umgebungen das aus, was Forscher als „Super-Eddington-Akkretion“ bezeichnen – eine beschleunigte Verbrauchsrate, bei der Schwarze Löcher schneller Material aufnehmen, als theoretisch möglich.
Die Simulationen ergaben, dass die erste Generation von Schwarzen Löchern, die nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall entstand, eine Größe erreichen könnte, die zehntausendmal so groß ist wie unsere Sonne.
Dieses schnelle Wachstum löst eine Schlüsselfrage, die durch Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops aufgeworfen wurde: Wie konnten frühe Schwarze Löcher so schnell solch gewaltige Größen erreichen?
Leichte Samen vs. schwere Samen
Schwarze Löcher werden in zwei Typen eingeteilt: „schwere Samen“ und „leichte Samen“. Schwere Samen sind bereits bei der Geburt massiv und erreichen möglicherweise das Hunderttausendfache der Sonnenmasse. Leichte Samen hingegen beginnen viel kleiner (zehn bis einige hundert Sonnenmassen) und müssen wachsen, um supermassereich zu werden.
Jahrelang glaubten Astronomen, dass schwere Samen für die Erklärung der Anwesenheit supermassereicher Schwarzer Löcher in den Zentren von Galaxien unerlässlich seien. Die Forschungen der Maynooth University deuten jedoch darauf hin, dass Schwarze Löcher mit Sternmasse der „Gartenvielfalt“ im frühen Universum unter den richtigen Bedingungen extrem schnell wachsen können.
Implikationen für die zukünftige Forschung
Die Ergebnisse verändern unser Verständnis der Entstehung von Schwarzen Löchern und unterstreichen die Bedeutung hochauflösender Simulationen in der Kosmologie. Das frühe Universum erscheint weitaus chaotischer als bisher angenommen, mit einer größeren Population massereicher Schwarzer Löcher als erwartet.
Diese Forschung hat auch Auswirkungen auf die bevorstehende ESA/NASA-Mission Laser Interferometer Space Antenna (LISA), deren Start für 2035 geplant ist. LISA könnte Gravitationswellen aus den Verschmelzungen dieser frühen, schnell wachsenden Schwarzen Löcher erkennen und so weitere Beweise für die Ergebnisse der Simulationen liefern.
Die Studie wurde am 21. Januar 2026 in Nature Astronomy veröffentlicht. Die Ergebnisse bestätigen, dass das frühe Universum eine turbulente Zeit des schnellen Wachstums von Schwarzen Löchern war, in der selbst kleine Samen zu galaktischen Giganten werden konnten.
