Während der ersten Milliarden Jahre des Universums waren die Winde, die von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien wehten, viel häufiger und stärker als die, die etwa 13 Milliarden Jahre später in modernen Galaxien zu sehen waren. Solche Winde waren so stark, dass sie das Wachstum der supermassiven Schwarzen Löcher verlangsamten, aus denen sie hervorgingen. Dies sind die Ergebnisse einer Studie unter der Leitung von drei Wissenschaftlern des italienischen Nationalen Instituts für Astrophysik (INAF) in Triest, die kürzlich in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.
Die Arbeit basiert auf Beobachtungen von 30 Quasaren, die mit dem Very Large Telescope (VLT) am Paranal-Observatorium der ESO in Chile aufgenommen wurden. Quasare sind extrem helle Punktquellen in den Kernen ferner Galaxien, deren Strahlung durch die intensive Aktivität zentraler supermassiver Schwarzer Löcher entsteht, die die umgebende Materie absorbieren. Die Wirtsgalaxien dieser Quasare wurden während der kosmischen Morgendämmerung beobachtet, als das Universum zwischen 500 Millionen und 1 Milliarde Jahre alt war.
„Zum ersten Mal haben wir den Anteil der Quasare im jungen Universum gemessen, die Schwarze-Loch-Winde aufweisen“, sagt Manuela Bishetti, Forscherin am INAF in Triest und Erstautorin der neuen Studie. „Im Gegensatz zu dem, was wir im uns näheren Universum beobachten, haben wir festgestellt, dass die Winde von Schwarzen Löchern im jungen Universum sehr häufig sind, eine hohe Geschwindigkeit von bis zu 17 % der Lichtgeschwindigkeit haben und viel Energie hineinwerfen die Wirtsgalaxie".
Etwa die Hälfte der in dieser Studie untersuchten Quasare zeigen Winde aus Schwarzen Löchern, die viel häufiger und 20-mal stärker sind als die, die in Quasaren aus dem näheren Universum bekannt sind, als das Universum etwa 4 Milliarden Jahre alt war.
„Beobachtungen von Schwarzen Löchern im jungen Universum zeigen, dass sie viel schneller wachsen als ihre Wirtsgalaxien, während sich Schwarze Löcher und Galaxien im lokalen Universum gemeinsam entwickeln“, fügt Chiara Feruglio, Co-Autorin der Studie, Forscherin am INAF in Triest, hinzu. „Das bedeutet, dass irgendwann im Universum ein Mechanismus funktionieren sollte, der das Wachstum von Schwarzen Löchern verlangsamt. Unsere Beobachtungen ermöglichten es uns, diesen Mechanismus in den Winden von Schwarzen Löchern zu identifizieren, die entstanden, als das Universum 0,5 bis 1 Milliarde Jahre alt war."
So könnte die von den Winden freigesetzte Energie die weitere Akkretion von Materie auf das Schwarze Loch stoppen, sein Wachstum verlangsamen und eine Phase der „Koevolution“ zwischen dem Schwarzen Loch und seiner Wirtsgalaxie einleiten. „Diese Studie ermöglichte es uns, eine Ära in der Geschichte des Universums zu identifizieren, als der Einfluss der Winde von Schwarzen Löchern signifikant wurde“, fügt Bishetti hinzu. "Dies hat tiefgreifende Auswirkungen auf unser Wissen über die anfänglichen Wachstumsphasen von Schwarzen Löchern und ihren Galaxien und setzt den Modellen, die die Entstehung der ersten Galaxien beschreiben, starke Einschränkungen auf."
Die unerwartete Entdeckung wurde durch hochwertige Daten des am VLT installierten Xshooter-Instruments als Teil des großen Programms der ESO ermöglicht, das rund 250 Beobachtungsstunden umfasst.
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