Warum gibt es im Zentrum jeder Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch?

Laut https://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_of_influence_(black_hole) ist der Einflussbereich der Gravitation eines supermassiven Schwarzen Lochs im Vergleich zur Größe seiner Wirtsgalaxie wirklich begrenzt. Warum gibt es dann einen im Zentrum eines jeden? Galaxis?

Wie einige der Kommentare betonten, gibt es keine eindeutige Antwort, da dies noch in der Forschung ist. Es gibt jedoch einige Dinge, die dies erklären könnten:

• Galaxienbildung: Die aktuelle Theorie besagt, dass dunkle Materie im frühen Universum ungleichmäßig verteilt ist. Sobald sich Strahlung und baryonische Materie entkoppeln, fließt die Materie in Richtung der Überdichten der dunklen Materie. Wir wissen, dass sich Sterne (Pop III) sehr früh bilden müssen, weil ihr Licht das Universum reionisiert. Es wird angenommen, dass diese frühen Sterne eine Masse von bis zu 1000 Sonnenmassen haben. Es ist möglich, dass ein Teil des infallierenden Gases direkt in ein Schwarzes Loch fällt.

• Dichteprofil: Die Dichte einer Galaxie steigt zum Zentrum hin stark an. Während der Bildung der Galaxie könnte das nach innen strömende Gas ein Schwarzes Loch gebildet haben, ohne den Prozess von Stern und Supernova zu durchlaufen. Dies bedeutet auch, dass es genug gibt, um das Schwarze Loch zu füttern, sobald es sich gebildet hat.

• Dynamische Reibung: Stellen Sie sich ein selbstgravitierendes System aus schweren und leichten Objekten vor (wie einen Sternhaufen oder eine Galaxie). Ein schweres Objekt, das durch ein Ensemble leichterer Objekte geht, verliert einen Teil seiner kinetischen Energie an sie, was bedeutet, dass es zum Zentrum des Gravitationsbrunnens "sinkt". Dies ist in Kugelhaufen gut zu beobachten. Problem: Die Zeitskala dafür ist viel zu lang, um für große Galaxien von Bedeutung zu sein.

• Es scheint eine Korrelation zwischen der Masse des zentralen Schwarzen Lochs und der Masse der elliptischen Galaxie oder der Ausbuchtung der Spiralgalaxie zu bestehen. Ein Prozess stellt also sicher, dass das zentrale Schwarze Loch mit seiner Galaxie mitwächst.

Zurück zu Ihrer Frage: Es gibt zwei Teile, einen: warum überhaupt ein Schwarzes Loch, zwei, warum in der Mitte. Der zweite Teil ist einfacher, er würde irgendwann dort ankommen und wahrscheinlich (sagen wir bei einer Galaxienfusion) ziemlich schnell. Für den ersten Teil gibt es keine eindeutige Antwort, aber die obigen Punkte sind einige Hinweise darauf, warum es nicht allzu überraschend ist, dass es eine geben sollte.

Als letzter Punkt sind Schwarze Löcher in den Zentren anderer Galaxien überhaupt nicht leicht zu finden. Sofern das Schwarze Loch nicht aktiv ist (Quasar), gibt es bestenfalls sehr indirekte Nachweismethoden (Geschwindigkeitsdispersion im Mittelteil etc.).

Die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs ist nicht begrenzt. Tatsächlich wirkt sich die Anziehungskraft jedes Teilchens im Universum auf jedes andere Teilchen im Universum aus, unabhängig von seiner Entfernung oder Masse. Genauer gesagt verzerrt jedes Teilchen das Gewebe von Zeit / Raum im gesamten Universum. Die Verzerrung mag umso kleiner sein, je weiter Sie von dem Teilchen entfernt sind, aber sie ist gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie immer noch vorhanden.

Die Quantentheorie wird den Dingen eine Grenze setzen, da die Verzerrung, wenn sie auf die Plankenlänge reduziert wird, im allgemeinen Hintergrundrauschen verloren geht.