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Seit Jahrzehnten, während Astronomen schwarze Löcher gefunden haben, die in der Masse entweder zu einigen Sonnen oder zu Millionen von Sonnen gleich sind, sind die schwarzen Löcher der fehlenden Verbindung Entdeckung entgangen. Jetzt deutet eine neue Studie an, dass solche schwarzen Löcher mittlerer Masse im heutigen Universum aufgrund der Geschwindigkeit, mit der schwarze Löcher wachsen, nicht existieren.

Wissenschaftler glauben, dass sich stellare Schwarze Löcher - bis zu einigen wenigen Sonnenmassen - bilden, wenn riesige Sterne sterben und in sich zusammenfallen. Im Laufe der Jahre haben Astronomen im nahen Universum eine Reihe von Schwarzen Löchern mit Sternenmassen entdeckt, und im Jahr 2010 entdeckten Forscher das erste solche schwarze Loch außerhalb des lokalen Clusters von nahen Galaxien, bekannt als die Lokale Gruppe.

So groß wie stellare Schwarze Löcher scheinen, sind sie winzig im Vergleich zu den sogenannten supermassiven Schwarzen Löchern, die Millionen bis Milliarden der Sonnenmasse ausmachen, welche die Herzen der meisten, wenn nicht sogar aller großen Galaxien bilden. Zu den ältesten supermassiven Schwarzen Löchern, die bis heute gefunden wurden, gehört ein im Jahr 2015 gefundenes - mit einer Masse von etwa 12 Milliarden Sonnenmassen - das existierte, als das Universum nur etwa 875 Millionen Jahre alt war. Dieser Befund und andere legen nahe, dass viele Schwarze Löcher in der Frühzeit der Zeit entstanden, als das Universum kleiner war und die Materie konzentrierter war, was es ihnen leichter machte, sich zu bilden und zu wachsen. [No Escape: Tauchen Sie in ein schwarzes Loch (Infografik)]

Vieles bleibt ungewiss darüber, wie Schwarze Löcher einen supermassiven Umfang erreichen und das Universum um sie herum beeinflussen. Als solche wollen die Astronomen Schwarze Löcher mittlerer Masse von etwa 100 bis 10.000 Sonnenmassen untersuchen, von denen sie erwarten, dass sie als mittlere Stufen zwischen stellaren und supermassiven schwarzen Löchern dienen würden.

Während die Astronomen eine Reihe potentieller schwarzer Löcher in der mittleren Masse entdeckt haben, bleiben die Beweise ergebnislos, sagten die Astrophysiker Tal Alexander am Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, und Ben Bar-Or am Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey.

Jetzt vermuten diese Forscher, dass der Mangel an diesen fehlenden Verbindungen auf die Geschwindigkeit zurückzuführen ist, mit der schwarze Löcher wachsen können. Sie informierten ihre Ergebnisse online 19. Juni in der Zeitschrift Nature Astronomy.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler ein Dutzend von schwarzen Löchern entdeckt, die Sterne verschlingen. Wenn schwarze Löcher ausschließlich durch den Konsum von Sternen und dichten, kompakten Objekten wie weißen Zwergen und Neutronensternen statt, sagen wir, riesige Wolken aus Gas oder dunkler Materie wachsen, schätzen die Forscher, dass schwarze Löcher immer noch mit der relativ konstanten Rate eines Sonnensystems wachsen würden Masse pro 10.000 Jahre. (Wenn sie Gas oder dunkle Materie essen könnten, könnten sie noch schneller wachsen, aber die Daten zu solchen Materialien im frühen Universum sind eher fraglich.)

Obwohl eine Sonnenmasse pro 10.000 Jahre nicht sonderlich schnell scheint, bedeutet dies, dass selbst ein stellarmes schwarzes Loch nach 10 Milliarden Jahren vollständig über die Zwischenmasse hinauswachsen könnte. Im Vergleich dazu ist das Universum etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Samen für supermassive Schwarze Löcher "sehr früh in Galaxien entstanden, als die Dinge dichter waren", sagte Bar-Or zu ProfoundSpace.org. Diese Samen überschritten bereits das Zwischenmassenstadium um etwa 1,6 Milliarden bis 2,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall - "einige oder sogar die meisten Schwarzen Löcher haben vielleicht schon früher die Schwelle der Supermassive-Schwarzen-Loch-Masse überschritten", sagte Alexander zu ProfoundSpace.org .

Obwohl die Forscher sagen, dass Schwarze Löcher mittlerer Masse in der heutigen Zeit in dichten Gebieten wie Kugelsternhaufen existieren, sind sie schwer zu identifizieren, weil das von Objekten, die in sie fallen, erzeugte Licht "nicht spektakulär ist und es andere Objekte gibt das kann es produzieren ", sagte Alexander.

Stattdessen "ist die ultimative Art, schwarze Löcher mittlerer Masse zu finden und zu identifizieren, nicht die Emission von Licht, sondern die Emission von Gravitationswellen", sagte Alexander. Gravitationswellen sind Kräuselungen in Raum und Zeit, und die derzeit für 2034 geplante Evolved-Laser-Interferometer-Weltraumantenne (ELISA) könnte Gravitationswellen detektieren, die "entstehen, wenn zwei schwarze Zwischenmasse-Löcher zusammenkommen", sagte Alexander.