Wenn supermassive Schwarze Löcher an ihre Grenzen kommen

50 Milliarden Sonnenmassen als magische Grenze

S5 0014 + 813 ist nach Ansicht von Andrew King vom Department of Physics and Astronomy der University of Leicester zwar das Schwergewicht par excellence, aber im All könnten seiner Theorie zufolge noch weitaus größere Schwerkraftfallen herumspuken.

In seinem Paper "How Big Can a Black Hole Grow?", das in der Februar-Ausgabe 2016 des Fachjournals "Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society" veröffentlicht wird (Pre-Print-Link siehe unten), richtet der britische Astronom seinen Fokus auf die größten bekannten Vertreter von supermassiven Schwarzen Löchern, die in den Zentren ihrer jeweiligen Galaxien hausen. Für sein mathematisches Modell griff King jedoch nicht schwerpunktmäßig auf bereits bestehende Observationsergebnisse oder andere Daten zurück, wie dies andere Online-Medien berichten. "Das Ergebnis war vielmehr das Produkt eines Zufalls. Es beruht auf einer rein mathematischen Herleitung und weniger auf Observationsdaten oder Computersimulationen", erklärt Andrew King.

Immerhin berücksichtigte King für seine Studie die Rotationsraten supermassiver Schwarzer Löcher und die Masse der sie umgebenden Gase - und kam dabei zu einem eindeutigen Ergebnis: Seinen Berechnungen zufolge kann ein SMBH nämlich noch massereicher werden als S5 0014 + 813, aber nur bis zu einem ganz bestimmten Grenzwert.

Erreicht ein SMBH die Masse von 50 Milliarden Sonnen, wird seine Gravitation so groß, dass es seinen eigenen Futterlieferanten vernichtet. In diesem Fall verspeist es seine strahlend helle Akkretionsscheibe, auf der sich bekanntlich zuerst Gas, Staub, Materie oder auch die Partikel des Lichts konzentrieren, bevor alles in das Innere des Schwarzen Loches gesogen wird. Bei diesem Vorgang kollabiert aber nicht das Schwarze Loch selbst, sondern nur die ihm umgebende Akkretionsscheibe. Sie verliert zuerst an Energie, fällt in sich zusammen und endet im Schwarzen Loch.

Zum Gravitationslinseneffekt: Bewegt sich ein Stern, der sich in der Sichtlinie der Erde und einem weit entfernten Hintergrundstern befindet, an diesem vorbei, wird das Licht des Hintergrundsterns in charakteristischer Weise durch den Gravitationslinseneffekt verstärkt. Dieser Effekt kommt nicht nur bei Sternen, sondern auch bei Galaxien, Galaxien-Clustern und eben auch SMBH zum Tragen. Bild: Horst Frank. Lizenz: CC-BY-SA-3.0

Inaktivität und zwei Sonderfälle

Da die Futterquelle wegfällt, verharrt das Schwarze Loch zwangsläufig in Inaktivität. Ohne die energiespendende Gasscheibe verhungert die Schwerkraftfalle. "Die meisten dieser Objekte machen danach nichts mehr. Sie sind dann nur noch mithilfe des Gravitationslinseneffekts aufzuspüren", so King gegenüber Telepolis.

Sagittarius A* - das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis zählt zu den supermassiven Schwarzen Löchern, ist aber gegen die milliardenschweren größeren Exemplare ein Leichtgewicht. Bild: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI

Allerdings kann ein SMBH auch ohne Akkretionsscheibe unter bestimmten Umständen seine Masse vergrößern. So könnte ein SMHB mit mehr als 50 Milliarden Sonnenmassen an Größe und Masse zulegen, wenn dieses etwa einen kompletten Stern vernascht. Hierzu Andrew King:

Würde zum Beispiel ein supermassives Schwarzes Loch mit einem anderen verschmelzen, entstünde ein noch größeres Schwarzes Loch. Aber bei dieser Fusionierung würde jedoch kein Licht emittiert. Und das neuentstandene größere Schwarze Loch hätte ebenfalls keine Gasscheibe um sich, die Strahlung abgibt.

Hypothetisch gesehen könnte aus solch einem Crash ein neues Schwarzes Loch erwachsen, das bis zu 270 Milliarden Sonnenmassen schwer wäre, verdeutlicht King.

Theoretisch könnten miteinander verschmelzende Schwarze Löcher weiterwachsen und einen solchen Wert erreichen. Eines von beiden müsste jedoch mindestens 135 Sonnenmassen haben. So etwas aber dürfte im Universum extrem selten geschehen.

Paper: How Big Can a Black Hole Grow?

Supermassive Black Hole YouTube-Video (45,45 min.) (Harald Zaun)

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