NASA-Astronomen haben zum ersten Mal ein Paar riesige Schwarze Löcher im Herzen zweier Zwerggalaxien entdeckt, die sich auf Kollisionskurs miteinander befinden. Zwerggalaxien sind solche, die Sterne mit einer Gesamtmasse von weniger als etwa drei Milliarden Sonnen enthalten. Zum Vergleich: Die Milchstraße wiegt etwa 60 Milliarden Sonnenmassen.
Astrophysiker glauben, dass das Universum etwa mehrere hundert Millionen Jahre nach dem Urknall von Zwerggalaxien überflutet war. Die meisten kollidierten jedoch in dem damals kleineren und dichter besiedelten Kosmos miteinander und setzten den Prozess aufeinanderfolgender Kollisionen in Gang, aus denen die größeren Galaxien entstanden, die im jüngeren Universum zu sehen waren.
Gleichzeitig verschmelzen auch die Schwarzen Löcher im Herzen der Galaxien und werden dabei selbst größer. Zu verstehen, wie diese beiden Kollisionen ablaufen, kann uns dabei helfen, mehr darüber zu erfahren, wie sich Schwarze Löcher und Galaxien im frühen Universum entwickelt haben.
Die Herausforderungen der Untersuchung von Zwerggalaxien
Der Autor und Astrophysiker Marko Micic von der University of Alabama sagte: „Astronomen haben viele Beispiele von Schwarzen Löchern auf Kollisionskursen in größeren Galaxien gefunden, die relativ nahe beieinander liegen.“
Er fügte hinzu: „Aber die Suche nach ihnen in Zwerggalaxien ist viel schwieriger und war bisher fehlgeschlagen.“ Das Problem bei der Untersuchung früher Zwerggalaxien besteht darin, dass sie von Natur aus so weit von uns entfernt sind, dass sie schwach und schwer zu beobachten sind.
Astronomen haben gesehen, wie zwei Zwerggalaxien relativ nahe bei uns verschmelzen – aber leider war es in diesem Fall nicht möglich zu bestätigen, dass beide Galaxien zentrale Schwarze Löcher hatten.
Olivia Holmes, Co-Autorin und Kollegin der University of Alabama, sagte: „Wir haben die ersten beiden unterschiedlichen Paare von Schwarzen Löchern in kollidierenden Zwerggalaxien identifiziert.
„Indem wir diese Systeme als Analoga für eines im frühen Universum verwenden, können wir Fragen zu den ersten Galaxien, ihren Schwarzen Löchern usw. untersuchen [the] Sternentstehung, die die Kollisionen verursachten.“
Eines der Paare kollidierender Schwarzer Löcher befindet sich im Galaxienhaufen von Abell 133, der sich etwa 760 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Die andere liegt im noch weiter entfernten Galaxienhaufen Abell 1758S in einer Entfernung von sage und schreibe 3,2 Milliarden Lichtjahren.
Beide Galaxien haben den Forschern zufolge Strukturen, die für eine andauernde galaktische Kollision absolut charakteristisch sind.
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Anders als in Abell 133 können wir Elstir und Vinteuil in den frühen Stadien einer Verschmelzung sehen – obwohl sich auf nicht unähnliche Weise eine Brücke aus Sternen und Gas zwischen den beiden bildet.
Das Verständnis der Art und Weise, wie Zwerggalaxien und ihre zentralen Schwarzen Löcher kollidieren und verschmelzen, erklärte das Team, kann auch Einblicke in die Entstehung der Milchstraße geben.
Tatsächlich glauben Astronomen, dass fast alle Galaxien entweder als Zwerge anderer Arten kleiner Galaxien begannen und im Laufe von Milliarden von Jahren durch Verschmelzungen wuchsen.
Die Co-Autorin und Astrophysikerin Brenna Wells, ebenfalls von der University of Alabama, sagte: „Die meisten Zwerggalaxien und Schwarzen Löcher im frühen Universum dürften dank wiederholter Verschmelzungen inzwischen viel größer geworden sein
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„In gewisser Weise sind Zwerggalaxien unsere galaktischen Vorfahren, die sich über Milliarden von Jahren zu großen Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße entwickelt haben.“
Ihr Teamkollege und Astronomie-Professor Jimmy Irwin aus Alabama schloss: „Folgebeobachtungen dieser beiden Systeme werden es uns ermöglichen, Prozesse zu untersuchen, die für das Verständnis von Galaxien und ihren schwarzen Löchern als Säuglinge entscheidend sind.“
Ein Vorabdruck des Artikels der Forscher, der zur Aufnahme in The Astrophysical Journal akzeptiert, aber noch nicht von Experten begutachtet wurde, kann im arXiv-Repository gelesen werden.