(NASA)
NASA's Chandra Röntgen-Observatorium hat den eindeutigen Beweis gefunden, dass ein entfernter Quasar, der sich weniger als 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall bildete, ein voll ausgewachsenes, riesiges Schwarzes Loch enthält, dass soviel Energie produziert wie 20 Billionen Sonnen. Die Existenz eines solchen Schwarzen Loches, zu solch einer frühen Epoche des Universums, stellt die Theorien der Galaxienbildung und schwerer Schwarzer Löcher in Frage.
Die Astronomen Daniel Schwartz und Shanil Virani vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, MA, beobachteten den Quasar, bekannt als SDSSp J1306, der sich 12.7 Milliarden Lichtjahre entfernt befindet. Da angenommen wird, dass das Universum 13.7 Milliarden Lichtjahre alt ist, sehen wir den Quasar so wie sie 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall ausgesehen haben. Sie haben herausgefunden, dass sein Röntgenspektrum nicht von nahen, älteren Quasaren zu unterscheiden ist. Auch die relative Helligkeit von SDSSp J1306, im optischen und Röntgenbereich, war ähnlich der einer Gruppe naher Quasare. Optische Beobachtungen deuten darauf hin, dass das Schwarze Loch etwa eine Milliarde Sonnenmassen schwer ist.
Beweise für ein anderes, frühzeitliches, superschweres Schwarzes Loch wurden bereits von einem Team Wissenschaftler vom California Institute of Technology und aus England, mit Hilfe des XMM-Newton Röntgensatelliten entdeckt. Sie beobachteten den Quasar SDSSp J1030, der sich in einer Entfernung von 12.8 Milliarden Lichtjahren befindet, und fanden grundsätzlich das Gleiche Röntgenspektrum wie auch die Wissenschaftler für SDSSp J1306. Chandra's exakter Ort sowie Spektrum für SDSSp J1306, mit nahezu den gleichen Eigenschaften, eliminieren jeden bestehenden Zweifel, dass frühzeitliche Schwarze Löcher existieren.
"Diese beiden Ergebnisse scheinen darauf hinzudeuten, dass die Art und Weise, auf die supermassive Schwarze Löcher Röntgenstrahlen produzieren, sich seit der frühesten Zeit weitgehend nicht verändert hat," sagt Schwartz. "Dies deutet darauf hin, das das zentrale Schwarze Loch, der Motor in einer massiven Galaxie, sich frühzeitig nach dem Urknall geformt hat."
Es gibt unter Astronomen eine allgemeine Übereinstimmung darüber, dass Röntgenstrahlung aus der Umgebung eines Schwarzen Loches durch Gas produziert wird, dass zum Schwarzen Loch hingezogen wird, und dabei auf Temperaturen von Millionen bis Milliarden Grad erhitzt wird. Das meiste des einfallenden Gases ist in einer sich schnell drehenden Scheibe konzentriert, dem inneren Teil von etwas, dass eine heiße Atmosphäre, oder Korona, besitzt, wo die Temperaturen auf Milliarden von Grad ansteigen können.
Auch wenn die genaue Geometrie und Details der Produktion der Röntgenstrahlung unbekannt sind, haben zahlreiche Beobachtungen von Quasaren, oder superschweren Schwarzen Löchern gezeigt, dass viele von ihnen, speziell im Bereich der hochenergetischen Röntgenstrahlen, ähnliche Röntgenspektren haben. Dies deutet darauf hin, dass grundlegende Geometrie und Mechanismen bei diesen Objekten dieselben sind.
Die bemerkenswerte Ähnlichkeit der Röntgenspektren der jungen Schwarzen Löcher mit denen der Älteren bedeutet, dass superschwere Schwarze Löcher und ihre Akkretionsscheiben schon eine Milliarde Jahre nach dem Urknall existierten. Eine Möglichkeit ist, dass sich 100 Schwarze Löcher mit einer Sonnenmasse aus dem Kollaps von großen Sternen in der jungen Galaxie bildeten, und sich dann nach und nach zu einem eine Milliarde Sonnenmassen schweren Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie aufbauten.
Um die Frage zu beantworten, wann und wie sich große Schwarze Löcher formten, planen Astronomen weitreichende Aufnahmen mit Chandra sowie andere Beobachtungen, um noch jüngere Quasare zu untersuchen.