Das Rätsel um die Entstehung der ersten Quasare im Universum, das Wissenschaftler seit fast 20 Jahren beschäftigt, wurde nun von einer Gruppe von Astrophysikern gelöst, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden. Die Existenz von mehr als 200 Quasaren, die weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall von supermassiven Schwarzen Löchern angetrieben wurden, ist nach wie vor eines der am meisten ungelösten Probleme in der Astrophysik, da nicht vollständig verstanden ist, wie sie so früh entstanden sind.
Ein Expertenteam unter der Leitung von Dr. Daniel Whalen von der University of Portsmouth fand heraus, dass sich die ersten Quasare auf natürliche Weise unter den turbulenten, turbulenten Bedingungen seltener Gasvorkommen im frühen Universum bildeten. Dr. Whalen sagte: „Diese Entdeckung ist besonders aufregend, weil sie das 20-jährige Verständnis über den Ursprung der ersten supermassiven Schwarzen Löcher im Universum auf den Kopf stellt.“
Wissenschaftler verwendeten Computersimulationen, um die Prozesse des frühen Universums nachzubilden. Sie fanden heraus, dass kalte, dichte Gasströme in nur wenigen hundert Millionen Jahren supermassereiche Sterne im galaktischen Halo bilden könnten, die zu den ersten Schwarzen Löchern kollabierten. Die Existenz von mehr als 200 Quasaren, die eine Milliarde Jahre nach dem Urknall entstanden, hat die Astrophysiker jahrzehntelang verwirrt. Die Entstehung solcher supermassereicher Objekte erforderte Sterne mit der 100-fachen Masse der Sonne.
Astrophysiker sind lange davon ausgegangen, dass im frühen Universum 10 bis 100 Sterne mit Sonnenmasse entstanden sind. Es wurde jedoch angenommen, dass die schnelle Bildung massereicherer Objekte nur unter extremen Bedingungen möglich ist. Beispielsweise könnte es sich um einen starken ultravioletten Hintergrund oder Überschallströmungen zwischen Gas und dunkler Materie handeln.
In einem in Nature veröffentlichten Artikel haben Wissenschaftler gezeigt, dass supermassive Sterne unter "normalen" Bedingungen im frühen Universum entstanden sein könnten. Die Kollision kalter Gasströme verursachte Turbulenzen in der galaktischen Wolke, die die Sternentstehung verhinderten. Infolgedessen bildete sich anstelle von sonnengroßen Objekten eine massive Wolke. Unter dem Einfluss der Schwerkraft komprimierte es sich zu riesigen Primärsternen mit einer Masse von mehreren zehntausend Sonnen.
Die Forscher stellen fest, dass das neue Modell nicht nur die Natur der ersten Quasare erklärt, sondern auch ihre geringe Anzahl. „Die ersten supermassiven Schwarzen Löcher waren einfach eine natürliche Folge der Strukturbildung in der Kosmologie der kalten dunklen Materie – die Kinder des kosmischen Netzes“, sagte Daniel Whalen.
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