Extrem massereiche schwarze Löcher beeinflussen nicht nur ihre unmittelbare Umgebung wie bisher angenommen. Stattdessen kann die von ihnen ausgehende energiereiche Gammastrahlung auch weit entfernte Gaswolken aufheizen. Das haben Astrophysiker jetzt festgestellt. Ihre überraschende Erkenntnis hat wichtige Konsequenzen auch für die Entstehung von Strukturen im Universum.
Im Zentrum jeder Galaxie befindet sich ein extrem massereiches schwarzes Loch. Es kann hochenergetische Gammastrahlung aussenden und wird dann Blazar genannt. „Blazare schreiben die thermische Geschichte des Universums um“, sagt Christoph Pfrommer vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS), einer der Autoren. Denn einer neuen Theorie nach, beeinflusst die energiereiche Gammastrahlung dieser Blazare selbst weit entfernte Gase im Kosmos. Im Gegensatz zu energieärmerer Strahlung soll, so die Theorie, die Gammastrahlung nicht ungehindert durch den Kosmos rasen. Stattdessen wird sie auf dem Weg in Elektronen und Positronen umgewandelt.
Diese Elementarteilchen bewegen sich anfänglich fast mit Lichtgeschwindigkeit, werden aber vom diffusen Gas im Universum abgebremst. Da jeder Bremsprozess Wärme erzeugt, heizt sich das umgebende Gas dabei extrem auf. Es wird im Durchschnitt zehnmal heißer und in den kosmischen Regionen mit weniger Dichte sogar mehr als hundert Mal heißer als bisher angenommen. Doch wie kann man eine solche Idee überprüfen?
Eine Reise in die Jugendzeit des Weltalls
Die HITS-Astrophysiker überprüften diesen neu postulierten Heizprozess nun erstmals mit detaillierten Computersimulationen, die sie mit einer typischen Beobachtung abglichen: In den optischen Spektren von weit entfernten Quasaren sieht man eine Vielzahl von Linien, den sogenannten Linienwald. Er entsteht bei Absorption von ultra-violettem Quasarlicht durch neutrale Wasserstoffatome in den frühen Entwicklungsphasen des Universums. Wenn das Gas nun heißer ist, dann sind die schwächsten Linien verbreitert.
