Gemäß dem Urknallmodell der Kosmologie , kurz nach der Entstehung des Universums gab es eine Zeit, die als „dunkles Zeitalter“ bekannt ist. Dies geschah zwischen 380.000 und 150 Millionen Jahren nach dem Urknall, als die meisten Photonen im Universum mit Elektronen und Protonen wechselwirkten. Daher ist die Strahlung dieser Zeit mit unseren heutigen Instrumenten nicht nachweisbar – daher der Name.
Astrophysiker und Kosmologen haben daher darüber nachgedacht, wie das Universum von diesem dunklen, bewölkten Zustand in einen lichterfüllten Zustand übergehen könnte. nach a neue Studie von einem Forscherteam der Universität von Iowa und der Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics , könnte es sein, dass Schwarze Löcher gewaltsam Materie aus dem frühen Universum ausgestoßen haben, wodurch Licht entweichen konnte.
Ihre Studie mit dem Titel „ Auflösung der Röntgenemission der lymankontinuierlichen emittierenden Galaxie Tol 1247-232 “, erschien vor kurzem in derMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.Geleitet von Phillip Kaaret, Professor für Physik und Astronomie an der University of Iowa – und unterstützt durch eine Auszeichnung der Chandra Röntgenobservatorium – Zu diesem Schluss kam das Forschungsteam durch die Beobachtung einer nahegelegenen Galaxie, aus der ultraviolettes Licht austritt.
Meilensteine in der Geschichte des Universums, vom Urknall bis heute. Bildnachweis: NAOJ/NOAO
Diese Galaxie, bekannt als Maut 1247-232 , ist eine kleine (und möglicherweise elliptische) Galaxie, die sich 652 Millionen Lichtjahre entfernt in Richtung des Südens befindet Hydra-Konstellation . Diese Galaxie ist eine von nur neun im lokalen Universum (und eine von nur drei Galaxien in der Nähe der Milchstraße), die nachweislich Lyman-Kontinuum-Photonen emittiert – eine Strahlungsart im ultravioletten Band.
Bereits im Mai 2016 entdeckte das Team eine einzelne Röntgenquelle, die aus einer Sternentstehungsregion in dieser Galaxie stammt, mit Chandra Röntgenobservatorium . Aufgrund ihrer Beobachtungen stellten sie fest, dass dies nicht durch die Bildung eines neuen Sterns verursacht wurde. Zum einen erfahren neue Sterne keine plötzlichen Helligkeitsänderungen wie diese Röntgenquelle. Außerdem kommt die Strahlung neuer Sterne nicht in Form einer punktförmigen Quelle vor.
Stattdessen stellten sie fest, dass das, was sie sahen, das Ergebnis eines sehr kleinen Objekts sein musste, das nur eine wahrscheinliche Erklärung hinterließ: ein Schwarzes Loch. Wie Philip Kaaret, Professor am UI Department of Physics and Astronomy und Erstautor der Studie, erklärt :
„Die Beobachtungen zeigen das Vorhandensein sehr heller Röntgenquellen, die wahrscheinlich Schwarze Löcher akkretieren. Es ist möglich, dass das Schwarze Loch Winde erzeugt, die der ionisierenden Strahlung der Sterne helfen, zu entkommen. Daher könnten Schwarze Löcher dazu beigetragen haben, das Universum transparent zu machen.“
Künstlerkonzept der Materie, die um ein Schwarzes Loch wirbelt. Bildnachweis: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital
Dabei stellte sich jedoch auch die Frage, wie ein Schwarzes Loch Materie emittieren könnte. Darüber rätseln Astrophysiker schon seit einiger Zeit. Während alle Schwarzen Löcher dazu neigen, alles zu verbrauchen, was sich ihnen in den Weg stellt, hat man bei einer kleinen Anzahl supermassereicher Schwarzer Löcher (SMBHs) Hochgeschwindigkeitsstrahlen geladener Teilchen gefunden, die aus ihren Kernen strömen.
Diese SMBHs sind welche Macht Aktive galaktische Kerne , das sind kompakte, helle Regionen, die in den Zentren besonders massereicher Galaxien beobachtet wurden. Derzeit ist sich niemand sicher, wie diese SMBHs es schaffen, heiße Materiestrahlen abzufeuern. Es wurde jedoch vermutet, dass sie durch die beschleunigte Rotationsenergie der Schwarzen Löcher selbst verursacht werden könnten.
In Übereinstimmung damit zog das Team die Möglichkeit in Betracht, dass akkreierende Röntgenquellen das Entweichen von Materie aus einem Schwarzen Loch erklären könnten. Mit anderen Worten, da die starke Gravitation eines Schwarzen Lochs Materie nach innen zieht, reagiert das Schwarze Loch mit einer schnelleren Drehung. Wenn die Anziehungskraft des Lochs zunimmt, erzeugt die Geschwindigkeit Energie, die unweigerlich dazu führt, dass geladene Teilchen herausgedrückt werden. Als Kaaret erklärt :
„Wenn Materie in ein Schwarzes Loch fällt, beginnt es sich zu drehen und die schnelle Rotation drückt einen Teil der Materie heraus. Sie erzeugen diese starken Winde, die einen Fluchtweg für ultraviolettes Licht öffnen könnten. Das könnte mit den frühen Galaxien passiert sein.“
Darstellung des Gezeitenstörungsereignisses in F01004-2237. Die Freisetzung von Gravitationsenergie, wenn die Trümmer des Sterns vom Schwarzen Loch angesammelt werden, führt zu einem Aufflackern des optischen Lichts der Galaxie. Credit und Copyright: Mark Garlick
Das Team ging noch einen Schritt weiter und stellte die Hypothese auf, dass dies dafür verantwortlich sein könnte, dass das Licht aus dem „dunklen Zeitalter“ entweicht. Ähnlich wie die Jets aus heißem Material, die heute von SMBHs emittiert werden, könnten ähnlich massereiche Schwarze Löcher im frühen Universum aufgrund der Akkretion von Materie beschleunigt worden sein, Licht aus der Bewölkung ausspucken und es ermöglichen, dass das Universum ein klarer, heller Ort wird .
In Zukunft plant das UI-Team, Tol 1247-232 genauer zu untersuchen und andere nahe Galaxien zu lokalisieren, die ebenfalls ultraviolettes Licht emittieren. Dies wird ihre Theorie bestätigen, dass Schwarze Löcher für die beobachtete Punktquelle hochenergetischer Röntgenstrahlen verantwortlich sein könnten. In Kombination mit Studien der frühesten Perioden des Universums könnte es auch die Theorie bestätigen, dass das „dunkle Zeitalter“ dank der Anwesenheit von Schwarzen Löchern endete.
Weiterlesen: Iowa jetzt , Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society