Massive Sterne im frühen Universum könnten die Vorfahren supermassiver Schwarzer Löcher gewesen sein

Jüngste Beobachtungen haben gezeigt, dass sich im Zentrum jeder Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Was ist jedoch der Ursprung dieser supermassiven Schwarzen Löcher? Diese Frage bleibt immer noch ein Rätsel.

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des National Astronomical Observatory of Japan und des Academia Sinica Instituts für Astronomie und Astrophysik (ASIAA) in Taiwan hat eine extreme Supernova von einem supermassiven Stern vorhergesagt, möglicherweise dem Vorfahren supermassiver Schwarzer Löcher. Ihre Berechnungen legen nahe, dass diese Supernova mit dem James Webb Space Telescope (JWST) beobachtet werden kann, das Ende 2021 gestartet wird.

Die Untersuchung der Bildung supermassiver Schwarzer Löcher ist ein wichtiges Thema in der modernen Astrophysik. Die führende Theorie legt nahe, dass sich die Samen von supermassiven Schwarzen Löchern nach dem Tod der ersten massiven Sterne im frühen Universum gebildet haben und diese Samen dann weiterhin umgebendes Gas ansammelten und sich schließlich zu supermassiven Schwarzen Löchern bildeten.

Diese Theorie wurde jedoch in Frage gestellt, da die massereichsten Sterne, die im lokalen Universum beobachtet werden, etwa ein oder zweihundert Sonnenmassen sind.

Wenn die ersten Sterne mit mehreren hundert Sonnenmassen als Samen von Schwarzen Löchern wiedergeboren würden, müssten sie die höchste Akkretionseffizienz beibehalten, um die heute beobachteten supermassiven Schwarzen Löcher zu bilden. Es ist jedoch sehr schwierig, in einem realistischen Umfeld eine hohe Akkretionsrate aufrechtzuerhalten.

Ke-Jung Chen von ASIAA Taiwan schlug in seinem Forschungsbericht 2014 eine relativistische instabile Supernova eines ursprünglichen supermassiven Sterns (104-105 Sonnenmassen) vor. - Im frühen Universum gibt es möglicherweise eine kleine Anzahl der ersten Sterne mit Zehntausenden von Sonnenmassen. Sie sind wahrscheinlich die Vorfahren supermassiver Schwarzer Löcher in Galaxien. Denn je massiver der Samen eines Schwarzen Lochs ist, desto effizienter absorbiert er die umgebende Materie. Schwarze Löcher müssen keine hohe Akkretionsrate aufrechterhalten, um schnell zu wachsen, sagte Ke-Jung Chen.

Aber wie kann man beweisen, dass diese massiven Sterne einst existierten?

Dies ist eine Herausforderung für die Beobachtung, da die meisten dieser supermassiven Sterne in Schwarze Löcher fallen. Basierend auf dem von Chen vorgeschlagenen Supernova-Modell führte das Forscherteam neue Strahlungstransportsimulationen durch und stellte fest, dass die bevorstehende JWST-Mission die Möglichkeit hat, diese Supernova zu beobachten!

Wenn dies bis dahin geschieht, kann der Ursprung des supermassiven Schwarzen Lochs in der Galaxie, das vom ersten supermassiven Stern stammt, bestätigt werden.