Astronomen entdecken zwei supermassive Schwarze Löcher auf einem Kollisionskurs

Durch ein Standardteleskop sieht die nahe Galaxie NGC 7727 aus wie eine hauchdünne Tumbleweed, die am Nachthimmel schwebt. Aber darin befinden sich zwei supermassive Schwarze Löcher, die einen Tanz beginnen, der mit ihrer gewaltsamen Verschmelzung enden wird. Wie ein Team von Astronomen kürzlich herausgefunden hat, sind diese Objekte näher an der Erde als jedes andere supermassive Paar.

Eines der Schwarzen Löcher hat das 6,3 Millionenfache der Sonnenmasse, während das andere satte 154 Millionen Sonnenmassen hat. Das Duo befindet sich 89 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Wassermann. Das Team bestimmte die Massen der Objekte, indem es untersuchte, wie sich ihre Anziehungskraft auf Sterne in ihrer Umgebung auswirkte.

Supermassereiche Schwarze Löcher lauern im Zentrum von Galaxien – unsere eigene Galaxie beherbergt Sagittarius A*, ein Schwarzes Loch mit etwa 4 Millionen Sonnenmasse, 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Wenn zwei Galaxien verschmelzen, kreisen die Schwarzen Löcher umeinander und verschmelzen schließlich selbst. Diese Verschmelzungen schwarzer Löcher gehören zu den heftigsten astrophysikalischen Phänomenen im Universum und erzeugen die Gravitationswellen, die von Einstein bekanntermaßen vorhergesagt und 2015 erstmals vom Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) beobachtet wurden .

Die Nähe des NGC 7727-Paares sprengte das vorherige Rekordpaar aus dem interstellaren Wasser – dieses Paar war 470 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Die Forschung des Team gesetzt veröffentlichen in Astronomie & Astrophysik.

„Sobald sich die Schwarzen Löcher viel näher kommen, werden sie gravitativ gebunden und umkreisen einander“, sagte die leitende Studienautorin Karina Voggel in einer E-Mail an Gizmodo. "Dies ist theoretisch beobachtbar, aber dieses Stadium der Entwicklung von Schwarzen Löchern dauert nur eine kurze Zeit über eine kosmische Zeitskala, und bisher haben wir es nicht beobachtet." Voggel, ein Astronom an der Universität Straßburg in Frankreich, sagte, dass unbekannte Relikte der Galaxienverschmelzung wie sie die Gesamtzahl supermassereicher Schwarzer Löcher um bis zu 30 % erhöhen könnten.

„Derzeit kann LIGO Gravitationswellenereignisse von Schwarzen Löchern erkennen, die verschmelzen und die ein paar Mal die Masse unserer Sonne haben“, fügte Voggel hinzu. „Wenn in einigen Jahren die Weltraummission LISA online geht, werden wir auch die Gravitationswellenereignisse aus der Verschmelzung solcher supermassereicher Schwarzer Löcher nachweisen können.“

Während die Galaxie durch ein normales Teleskop sichtbar ist, kann man beim Blick durch das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte kleine Lichtkugeln innerhalb der Galaxie erkennen, die markieren, wo sich die Schwarzen Löcher befinden. (Die Anziehungskraft von Schwarzen Löchern ist so stark, dass Licht bekanntlich nicht aus ihnen entweichen kann, aber die Objekte sind oft von überhitztem Plasma umgeben, das hell leuchtet.)

„Der geringe Abstand und die geringe Geschwindigkeit der beiden Schwarzen Löcher deuten darauf hin, dass sie zu einem Monster-Schwarzen Loch verschmelzen werden“, sagte Studienautor Holger Baumgardt, Astrophysiker an der University of Queensland, Australien, in einer ESO- Mitteilung .

Die Astronomie der Schwarzen Löcher wird einen Schub bekommen, da das Very Large Telescope der ESO bis zum Ende des Jahrzehnts vom Extremely Large Telescope abgelöst werden soll. Das neue Teleskop wird hoch in der chilenischen Atacama-Wüste stehen, einem attraktiven Ort für Astronomen wegen seiner Höhe, des klaren Himmels und der fehlenden Lichtverschmutzung.

„Dieser Nachweis eines supermassiven Schwarzen-Loch-Paares ist nur der Anfang“, sagte Co-Autor Steffen Mieske, Astronom an der ESO in Chile, in derselben Pressemitteilung. „Wir werden in der Lage sein, solche Nachweise deutlich weiter zu machen, als es derzeit möglich ist. Das ELT der ESO wird entscheidend zum Verständnis dieser Objekte beitragen.“

Moderne Gravitationswellen-Observatorien sind in der Lage, die Wellen in der Raumzeit zu erkennen, die durch Kollisionen von Schwarzen Löchern sowie Schwarzen Löchern und Neutronensternen entstehen. Aber wir werden wahrscheinlich keine Chance bekommen, dass sich dieses Paar endgültig umarmt, denn die beste Schätzung der Forscher für ihren Fusionstermin ist laut Baumgardt einfach „innerhalb der nächsten 250 Millionen Jahre“.

Dieser Artikel wurde um Kommentare von Karina Voggel aktualisiert.

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