28 'kokonierte' schwarze Löcher versteckten sich in Sichtweite

Mehr als zwei Dutzend fehlende "kokonierte" Schwarze Löcher wurden wiederentdeckt, nachdem die Forscher Röntgenkarten des Himmels neu betrachtet hatten. Alle diese Singularitäten waren als entfernte Galaxien oder andere Arten von Schwarzen Löchern falsch klassifiziert worden.

Alle 28 Objekte sind supermassereiche Schwarze Löcher, milliardenfach die Masse unserer Sonne. Und alle durchlaufen eine Entwicklungsphase, in der sie sich in eine dunkle Staubblase und anderes Material hüllen. Diese Kokons verdecken die hellen Röntgenstrahlen, die von heißem Material abgegeben werden, das um ihren Ereignishorizont herumwirbelt. Dies ist der Punkt, an dem es keine Rückkehr für unfehlbare Materie gibt, was sie dunkler erscheinen lässt, als sie wirklich sind. Modelle der Bildung von Schwarzen Löchern legen nahe, dass es am Himmel viele solcher Schwarzen Löcher geben sollte, aber bis jetzt hatten Wissenschaftler nicht so viele entdeckt wie erwartet. Diese neue Untersuchung, die auf Beobachtungen eines Fleckens des südlichen Himmels basiert, legt nahe, dass sich viele von ihnen in Sichtweite versteckten.

"Wir möchten sagen, dass wir diese riesigen Schwarzen Löcher gefunden haben, aber sie waren wirklich die ganze Zeit dort", sagte Johns Hopkins-Astronom Erini Lambrides, ein Doktorand, der die Studie leitete, in einer Erklärung des Chandra-Röntgenobservatoriums.

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Um diese verkleideten Schwarzen Löcher zu erkennen, verglichen die Forscher Röntgenbilder aus dem Chandra Deep Field-South (CDF-S), einem ultra-detaillierten Röntgenbild eines Fleckens des südlichen Himmels, mit Infrarot- und optischen Beobachtungen von das gleiche Stück Himmel. 

Siebenundsechzig solcher verschleierten Supermassiven waren bereits auf dem Bild gefunden worden. Die Forscher fanden jedoch 28 Objekte, die im Röntgenbild schwach, in infraroten und optischen Wellenlängen jedoch hell aussahen. Es stellte sich heraus, dass es sich um Schwarze Löcher in den aktiven Zentren von Galaxien handelte, die von ihren Kokons so gut versteckt waren, dass sie für das Chandra-Röntgenteleskop wie Dimmer, ältere supermassereiche Schwarze Löcher oder weiter entfernte Galaxien aussahen.

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"Über 40% unserer Stichprobe haben die intrinsische Verschleierung unterschätzt", schrieben die Forscher in einem Artikel, der am 15. Mai in der Preprint-Datenbank arXiv veröffentlicht wurde und bald im Astrophysical Journal erscheinen wird, was bedeutet, dass 40% der untersuchten Objekte es waren Schwarze Löcher mit einem gewissen Grad an Kokonbildung, den frühere Studien nicht berücksichtigt hatten.

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Das ist aus zwei Gründen eine große Sache, sagten sie.

Erstens ist die Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher komplex, und Astrophysiker verstehen sie immer noch nicht sehr gut. Die Objekte sind so groß, dass es schwierig ist zu erklären, wie sie ihre gesamte Masse selbst in Milliarden von Jahren erworben haben, um Materie zu verschlingen. Es ist einfach nicht genug Masse verfügbar und es braucht Zeit, bis ein bisschen Masse in ein Schwarzes Loch fällt.

Diese neuen Daten könnten theoretische Modelle der Entstehung der gigantischen Singularitäten verbessern und zeigen, dass Schwarze Löcher mehr Zeit in diesem Kokonstadium verbringen als bisher angenommen. Das könnte die Geschichte großer Galaxien wie der Milchstraße mit ihren riesigen zentralen Schwarzen Löchern verdeutlichen.

Der zweite Grund hat mit dem "Röntgenhintergrund" zu tun.

Röntgenbeobachtungen des Himmels zeigen viele unterschiedliche Objekte, aber es gibt auch ein diffuses Leuchten außerhalb des Energiebereichs von Röntgenstrahlen, das Chandra - mit Abstand das fortschrittlichste Röntgenteleskop - leicht erkennen kann. Astronomen haben kein klares Bild von diesem Leuchten. Viele Forscher vermuten jedoch, dass unsichtbare Schwarze Löcher an der Herstellung beteiligt sind.

Eine über den Erwartungen liegende Population kokonierter Schwarzer Löcher könnte helfen, einige der am wenigsten verstandenen Teile dieses Röntgenhintergrunds zu erklären, schrieben die Forscher