Quasare funkeln wie kosmische Leuchtfeuer an einer Küstenlinie 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und gehören zu den ältesten und hellsten Relikten des frühen Universums, die Astronomen heute entdecken können.
Kurz für „quasi-stellare Radioquellen“, Quasare sind gigantisch Schwarze Löcher die so hell leuchten wie Galaxien und millionen- bis milliardenfach massereicher sind als Erdees ist die sonne. Heute existieren Quasare im Zentrum vieler großer Galaxien. Aber dank ihrer außergewöhnlichen Leuchtkraft wurden Quasare sehr weit verfolgt Freizeitetwa 200 von ihnen wurden als innerhalb der ersten Milliarde Jahre der Geschichte unseres Universums identifiziert.
Wie konnten so massereiche Objekte so früh entstehen, als Galaxien selten und große Sterne außergewöhnlich selten waren? Die Frage beschäftigt Forscher seit mehr als zwei Jahrzehnten, seit die ersten Quasare identifiziert wurden – und jetzt eine neue Studie, die am 6. Juli in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur (öffnet in einem neuen Tab)kann eine lange gesuchte Antwort geben.
Mithilfe einer Computersimulation modellierten die Forscher die Sternentstehung im frühen Universum und konzentrierten sich dabei auf eine der seltenen Zeiten, in denen zwei kalte, turbulente Gasströme aufeinandertrafen. Während Ströme aus sternbildendem Gas heute das Universum wie kosmische Autobahnen durchziehen, waren „Wolken“ oder natürliche Reservoirs, in denen sich zwei Ströme trafen, während der ersten Milliarde Jahre nach der Geburt der Erde äußerst selten. Urknallwas sie zu verlockenden, aber schwer fassbaren Studienfächern macht.
In der Simulation haben sich im Zentrum dieser Ströme über Millionen von Jahren zwei große „Cluster“ aus Sternentstehungsgas angesammelt. Aber zur Überraschung des Teams verschmolzen diese Haufen nie zu Sternen voller Größe, wie von früheren Modellen des frühen Universums vorhergesagt.
„Die kalten Strömungen verursachten Turbulenzen in der [gas] Wolke, die die Bildung normaler Sterne verhinderte, bis die Wolke so massiv wurde, dass sie unter ihrem eigenen Gewicht katastrophal zusammenbrach und zwei gigantische Ursterne bildete“, sagte der Co-Autor der Studie, Daniel Whalen, Dozent für Kosmologie an der Universität von Portsmouth in England. Aussage (öffnet in einem neuen Tab). „EIN [star] war 30.000 Sonnenmassen und weitere 40.000.“
Frühere Studien schätzten, dass ein Quasar bei seiner Geburt zwischen 10.000 und 100.000 Sonnenmassen haben muss. Wenn ja, könnten die beiden gigantischen Ursterne in der neuen Simulation brauchbare „Samen“ für die ersten Quasare des Universums sein, schrieben die Studienautoren.
Tatsächlich ist es möglich, dass die beiden großen Sterne fast augenblicklich zu Schwarzen Löchern kollabierten und dann weiter Gas verschlangen, während sie sich in supermassereiche Quasare verwandelten, wie sie Wissenschaftler im frühen Universum entdeckten. Wenn monströse Schwarze Löcher weiter wachsen, könnten sie sogar verschmelzen und einen Strom raumzeitlicher Wellen freisetzen, die als Gravitationswellen bezeichnet werden, schrieben die Forscher. Es ist möglich, dass Wissenschaftler diese Wellen in den kommenden Jahrzehnten sogar mit speziellen Observatorien nachweisen könnten, was möglicherweise die Simulationsergebnisse bestätigt.
Wenn sich diese Forschung bestätigt, würde sie das jahrzehntelange Nachdenken über die Sternentstehung im frühen Universum auf den Kopf stellen. Frühere Studien haben gezeigt, dass sich große Ursterne nur in extremen Umgebungen bilden konnten, in denen äußere Kräfte, wie z ultraviolett Strahlung, könnte die Entstehung kleinerer Sterne verhindern. Diese neue Simulation zeigt jedoch, dass solche exotischen Umgebungen möglicherweise nicht notwendig sind. Quasar-Seeds könnten sich auf natürliche Weise dort bilden, wo seltene Strömungen kalten Gases aufeinandertreffen.
„Die ersten supermassiven Schwarzen Löcher waren einfach eine natürliche Folge der Bildung von Strukturen in [the early universe] — die Kinder von kosmisches Netz“, sagte Walen.
Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.