Die Entstehung der ersten Schwarzen Löcher

Im Nachklang des Urknalls, vor 13,82 Milliarden Jahren, begann eine der faszinierendsten Entwicklungen im Universum: die Entstehung der ersten Schwarzen Löcher. Diese rätselhaften kosmischen Phänomene, die durch den Kollaps massereicher Sterne entstanden, spielen eine Schlüsselrolle im Verständnis der Struktur und Dynamik des Universums.

Dieser Artikel taucht ein in die frühe Geschichte der Schwarzen Löcher, von ihren ersten Anfängen bis hin zur Bildung gigantischer Galaxienzentren.

Das frühe Universum nach dem Urknall

Nach dem „Urknall“ vor 13,82 Mrd. Jahren und dem Entstehen von Raum, Zeit und Materie in der Frühzeit des Universums vor 13,6 Mrd. Jahren war alles, was sich im Universum befand, extrem heiß und gleichmäßig im Raum verteilt. Mit der Expansion und Abkühlung des Universums begann die Ära der Stern- und Galaxienbildung.

Die Bildung der ersten Schwarzen Löcher

Das Universum expandierte und kühlte sich dabei ab. Die ersten Schwarzen Löcher entstanden dann vermutlich durch den Kollaps der ersten Sterngeneration im Kosmos, also knapp 200 Mio. Jahre nach dem Urknall; in einigen Hundert Millionen Jahren müssen sie also von Sternengröße auf ihre enorme spätere Masse angewachsen sein.

Die Entwicklung des Universums und die Rolle Schwarzer Löcher

Denn nach etwa 500 bis 700 Mio. Jahren hatten sich aus den Saatkörnern kleinster Unregelmäßigkeiten Materieklumpen, Galaxien, Sterne und endlich auch Planeten als die größte „sichtbare Materie“ im Universum gebildet. Millionen Jahre später formierten sich die Sterne zu einer Art rotierenden Scheiben. Dies waren die ersten, noch recht unregelmäßig geformten Galaxien.

Außer ihrem sog. Sternenstaub hinterließen diese ersten Super-Sterne nichts, denn sie wurden in der besonderen Supernova vollständig zerstört. Der Sternenstaub vermischte sich mit den umgebenden Wasserstoff- und Helium Wolken. Die mit der Supernova-Explosion einhergehende Druckwelle ließ nun auch die kleineren Wolken kollabieren.

Die Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher

Millionen Jahre später verdichtete sich die Materie im Zentrum einer jeden größeren Galaxie so sehr, dass die Masse von Millionen Sonnen auf einen winzigen Punkt zusammenfiel. Auf diese Weise entstanden im Zentrum der Sternenarchipele extrem massereiche „Schwarze Löcher“ mit der millionenfachen Masse der Sonne, die gewaltige Mengen an Materie und Gas verschlangen. Zugleich erstrahlten bisweilen Leuchtfeuer, die heller als Milliarden Sonnen waren.

Die Entstehung von Schwarzen Löchern in der Gegenwart

Im heutigen Kosmos entstehen Schwarze Löcher durch den Kollaps massereicher Sterne, wenn diese ihren Vorrat an nuklearem Brennstoff aufgebraucht haben.

Prinzipiell kann jeder Körper in ein Schwarzes Loch verwandelt werden, allerdings müsste man ihn hierfür in einer extremen Weise komprimieren. Wollte man beispielsweise unsere Sonne in ein Schwarzes Loch verwandeln (was glücklicherweise nach unseren gegenwärtigen Erkenntnissen kaum möglich sein dürfte), so müsste man sie von ihrem gegenwärtigen Durchmesser von 1,4 Mio. Kilometern auf 6 Kilometer zusammenpressen.

Inzwischen gilt die Existenz von Schwarzen Löchern als gesichert und wird von keinem Astrophysiker mehr angezweifelt: Denn Schwarze Löcher verraten sich beispielsweise durch die starken Gravitationskräfte, die sie auf benachbarte Himmelsobjekte ausüben. Lediglich indirekt machen sie also durch ihre Gravitation auf sich aufmerksam, weil sie das Licht um Galaxien stärker beugt, heißes Röntgengas dort festhält, wo es aufgrund der Fluchtgeschwindigkeit seiner Teilchen längst nicht mehr sein dürfte, und Galaxien anders rotieren lässt, als es die leuchtende Materie erlaubt.

Schwarze Löcher sind die schwärzesten Körper, die wir kennen. Die „Dunkle Materie“ ist völlig durchsichtig, für uns aber gänzlich unsichtbar. Sie ist eine ganz besondere Form von Materie, zumal sie nicht leuchtet. Im Gegensatz zur sichtbaren Materie eines Sterns strahlt sie kein Licht ab; ebenso reflektiert sie anders als die sichtbare Materie kein Licht.

Kategorien von Schwarzen Löchern

Schwarze Löcher unterscheiden sich untereinander besonders durch ihre Masse und in ihrer Entstehungsgeschichte. Sie lassen sich in die nachfolgend dargestellten Kategorien einteilen.

Kategorie	Beschreibung
Primordiale Schwarze Löcher	Kleinstmögliche Schwarze Löcher, möglicherweise nur so groß wie ein Asteroid
Stellare Schwarze Löcher (Mindestens 3 Sonnenmassen)	Endstadien sehr massereicher Blauer Riesen Mehrere Sonnenmassen bis zu einigen Dutzend Sonnenmassen Entstehen durch Supernova-Explosion eines Roten Oberriesen
Mittelschwere Schwarze Löcher	Brücken zwischen stellaren und supermassereichen Schwarzen Löchern mit Massen im Bereich von Tausenden bis Zehntausenden von Sonnenmassen. Ihre genaue Entstehung ist noch Gegenstand der Forschung.
Supermassereiche Schwarze Löcher (105 bis 1010 Sonnenmassen)	Fast in jedem Galaxienzentrum vorhanden Beispiel: Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße mit 3,6 Millionen Sonnenmassen Energiequelle aktiver galaktischer Kerne
Quasare mit supermassereichen Schwarzen Löchern (Bis zu 1 Milliarde Sonnenmassen)	Entstanden im frühen Universum Leuchtkraft enorm, häufig in Zentren junger Galaxien
Monströse Schwarze Löcher (Viele Milliarden Sonnenmassen)	Beispiele: Quasar TON 618 mit angenommener Masse von 66 Milliarden Sonnenmassen, Schwarzes Loch in Holmberg 15A mit 40 Milliarden Sonnenmassen Verursachen extreme Ereignisse und Phänomene

Schlussfolgerung

Die Erforschung Schwarzer Löcher, von ihren frühesten Ursprüngen bis zu ihrer Rolle in Galaxien, bietet entscheidende Einblicke in die Mechanismen des Universums.

Diese Arbeit ist ein zentraler Pfeiler in Astronomie und Astrophysik, erweitert unser Verständnis der Relativitätstheorie und fördert das Wissen über die kosmische Evolution.