Astronomen entdecken zwei schwarze Löcher in einem kosmischen Tanz

Es wird vermutet, dass gepaarte Schwarze Löcher häufig vorkommen, aber bisher nicht entdeckt wurden.

Die Astronomen Todd Boroson und Tod Lauer vom National Optical Astronomy Observatory (NOAO) in Tucson, Arizona, haben zwei massive schwarze Löcher gefunden, die sich im Zentrum einer Galaxie umkreisen. Ihre Entdeckung erscheint in der dieswöchigen Ausgabe vonNatur.

Astronomen haben lange vermutet, dass die meisten großen Galaxien in ihrem Zentrum Schwarze Löcher beherbergen und dass die meisten Galaxien in ihrem Leben eine Art Fusion erfahren haben. Obwohl binäre Schwarzlochsysteme üblich sein sollten, haben sie sich als schwer zu finden erwiesen. Boroson und Lauer glauben, eine Galaxie gefunden zu haben, die zwei Schwarze Löcher enthält, die sich etwa alle 100 Jahre umkreisen. Sie scheinen nur 1/10 Parsec voneinander entfernt zu sein, ein Zehntel der Entfernung von der Erde zum nächsten Stern.

Nachdem sich eine Galaxie gebildet hat, kann sich wahrscheinlich auch ein massives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum bilden. Da sich viele Galaxien in Galaxienhaufen befinden, können einzelne Galaxien auf ihrer Umlaufbahn im Haufen miteinander kollidieren. Das Rätsel ist, was mit diesen zentralen Schwarzen Löchern passiert, wenn Galaxien kollidieren und letztendlich miteinander verschmelzen. Die Theorie sagt voraus, dass sie sich gegenseitig umkreisen und schließlich zu einem noch größeren Schwarzen Loch verschmelzen werden.

"Frühere Arbeiten haben potenzielle Beispiele für Schwarze Löcher auf dem Weg zur Verschmelzung identifiziert, aber der von Boroson und Lauer vorgestellte Fall ist etwas Besonderes, da die Paarung enger und die Beweise viel stärker sind", schrieb Jon Miller, ein Astronom der Universität von Michigan, in einem begleitendes Editorial.

Das in ein Schwarzes Loch fallende Material emittiert Licht in engen Wellenlängenbereichen und bildet Emissionslinien, die sichtbar werden, wenn das Licht in ein Spektrum gestreut wird. Die Emissionslinien enthalten Informationen über die Geschwindigkeit und Richtung des Schwarzen Lochs und des darin fallenden Materials. Wenn zwei Schwarze Löcher vorhanden wären, würden sie sich vor dem Zusammenführen gegenseitig umkreisen und eine charakteristische doppelte Signatur in ihren Emissionslinien aufweisen. Diese Signatur wurde nun gefunden.

Das kleinere Schwarze Loch hat eine Masse, die 20 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne. Die größere ist 50-mal größer, was durch ihre Umlaufgeschwindigkeit bestimmt wird.

Boroson und Lauer verwendeten Daten aus dem Sloan Digital Sky Survey, einem 2,5-Meter-Teleskop am Apache Point im Süden von New Mexico, um nach dieser charakteristischen doppelten Signatur eines Schwarzen Lochs unter 17.500 Quasaren zu suchen.

Quasare sind die leuchtendsten Versionen der allgemeinen Klasse von Objekten, die als aktive Galaxien bekannt sind. Sie können hundertmal heller sein als unsere Milchstraßengalaxie und werden durch die Anreicherung von Material in supermassiven Schwarzen Löchern in ihren Kernen angetrieben. Astronomen haben mehr als 100.000 Quasare gefunden.

Boroson und Lauer mussten die Möglichkeit ausschließen, dass sie zwei Galaxien mit jeweils einem eigenen schwarzen Loch übereinander sahen. Um diese Überlagerungsmöglichkeit auszuschließen, stellten sie fest, dass sich die Quasare in derselben von der Rotverschiebung bestimmten Entfernung befanden und dass nur eine Wirtsgalaxie signiert war.

"Der doppelte Satz breiter Emissionslinien ist ein ziemlich schlüssiger Beweis für zwei Schwarze Löcher", sagte Boroson. „Wenn dies tatsächlich eine zufällige Überlagerung wäre, muss eines der Objekte ziemlich eigenartig sein. Eine schöne Sache an diesem binären Schwarzlochsystem ist, dass wir vorhersagen, dass wir innerhalb von höchstens einigen Jahren beobachtbare Geschwindigkeitsänderungen sehen werden. Wir können unsere Erklärung testen, dass das binäre Schwarze Lochsystem in eine Galaxie eingebettet ist, die selbst das Ergebnis einer Fusion zweier kleinerer Galaxien ist, von denen jede eines der beiden Schwarzen Löcher enthielt. “

LEAD IMAGE CAPTION (mehr): Künstlerische Konzeption des binären supermassiven Schwarzen Lochsystems. Jedes Schwarze Loch ist von einer Materialscheibe umgeben, die sich allmählich in seinen Griff windet und Strahlung von Röntgenstrahlen an Radiowellen abgibt. Die beiden Schwarzen Löcher schließen alle 100 Jahre eine Umlaufbahn um ihren Massenschwerpunkt ab und bewegen sich mit einer Relativgeschwindigkeit von 6000 Kilometern pro Sekunde. (Kredit P. Marenfeld, NOAO)

Quelle: NOAO

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