Sterne wie unsere Sonne sind gewalttätige Kreaturen – sie stoßen ständig Strahlung, Gammastrahlen und alle möglichen unangenehmen Dinge aus (obwohl uns glücklicherweise die Ozonschicht und die Atmosphäre der Erde vor dem Schlimmsten schützen). Aber wenn Sterne sterben, besonders große, wird ihr Zorn größer noch gnadenloser. Sterne, die am Ende ihres Lebenszyklus ausreichend groß sind, stürzen in sich zusammen und bilden ein Schwarzes Loch. Diese Singularitäten zeichnen sich durch ihre Anziehungskraft aus, die so unglaublich stark ist, dass nichts – nicht einmal Licht – entweichen kann. Mit anderen Worten, was in einem Schwarzen Loch passiert, bleibt in einem Schwarzen Loch.
Aber Schwarze Löcher sind nicht zu begrenzt in Größe oder Anzahl. Im Durchschnitt ist ein normales Schwarzes Loch etwa drei- bis zehnmal so groß wie unsere Sonne. So massiv „normale“ Schwarze Löcher auch werden können, supermassive Schwarze Löcher – die sich wahrscheinlich über Milliarden von Jahren bilden, wenn Schwarze Löcher verschmelzen – können eine Größe erreichen, die Millionen oder Milliarden von der unseres nächsten Sterns beträgt. Und das Universum könnte mit Milliarden von supermassiven Schwarzen Löchern gefüllt sein. Tatsächlich gibt es im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße, einen namens Schütze A*, um den sich alle Dinge in der Galaxie drehen.
Die beiden nächstgelegenen supermassiven Schwarzen Löcher, die jemals aufgezeichnet wurden, haben jeweils etwa das 200-Millionen- und 125-Millionen-fache der Masse unserer Sonne.
Supermassereiche Schwarze Löcher machen ihrem Namen wirklich alle Ehre, aber wenn zwei aneinanderstoßen und sich gegenseitig umhüllen, würde dies eine der wahnsinnig großen Explosionen im Universum auslösen – und einen Nachhall in Form von Gravitationswellen aussenden, die sich überall ausbreiten würden das gesamte Universum. Wissenschaftler haben kürzlich die Entdeckung einer solchen Situation bekannt gegeben: die zwei nächsten supermassiven Schwarzen Löcher auf Kollisionskurs, zumindest, die Menschen bisher entdeckt haben. Die Entdeckung deutet auch darauf hin, dass verschmelzende Schwarze Löcher häufiger vorkommen als bisher angenommen.
Trotz ihrer relativen Häufigkeit und unergründlichen Größe ist es keine leichte Aufgabe, ein supermassereiches Schwarzes Loch zu finden. Sie erzeugen natürlich kein Licht; Daher müssen Wissenschaftler die Größe und Position von Schwarzen Löchern anhand indirekter Hinweise ableiten, z. B. wie sie die Raumzeit verzerren, ihre Wirkung auf nahe Sterne, die Geschwindigkeit, mit der sie nahe Sterne umkreisen, und die Erkennung enormer Gravitationswellen, die von Schwarzen Löchern erzeugt werden zusammen klatschen. Wenn dies geschieht, werden zwei zu einem noch massereicheren Schwarzen Loch.
Um diese beiden supermassiven Schwarzen Löcher zu finden, musste ein Team von 29 Wissenschaftlern eine Menge Daten verarbeiten. Sie analysierten Aufzeichnungen von einem Dutzend Instrumenten an sieben Teleskopen, die auf der ganzen Welt und im Orbit verstreut sind, darunter das Hubble-Weltraumteleskop, das Keck-Observatorium auf Hawaii und die Gruppe von 66 Radioteleskopen in einer Wüste in Chile, die als Atacama Large Millimeter Array bekannt ist. Sie blickten auf UGC 4211, eine Galaxie im Sternbild Krebs.
Die Lücke zwischen ihnen “liegt ziemlich nahe an der Grenze dessen, was wir erkennen können, weshalb dies so aufregend ist.”
Keine einzelne Beobachtung reichte aus, um diese gigantischen toten Sterne zu lokalisieren, aber zusammengenommen zeichnen die Daten ein klares Bild. Im Zentrum von UGC 4211 – das technisch gesehen aus zwei Galaxien besteht, die aufeinanderprallten – befindet sich ein extrem heller Materieklumpen, der als aktive galaktische Kerne (AGN) bezeichnet wird. Astronomen glauben, dass AGNs von supermassiven Schwarzen Löchern verursacht werden, aber als sie das Zentrum von UGC 4211 immer genauer betrachteten, fanden sie nicht ein Schwarzes Loch, sondern zwei. Ihre Forschung wurde diesen Monat in Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Beide haben ungefähr die gleiche Größe und scheinen sehr nahe beieinander zu liegen – wiederum die nächsten zwei supermassiven Schwarzen Löcher, die jemals aufgezeichnet wurden – und haben jeweils etwa die 200-Millionen- und 125-Millionen-fache Masse unserer Sonne. Glücklicherweise sind diese Monstrositäten nicht in unserer Nähe, da sie etwa 480 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt positioniert sind.
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Die Lücke zwischen ihnen „liegt ziemlich nahe an der Grenze dessen, was wir erkennen können, weshalb dies so aufregend ist“, erklärt Chiara Mingarelli, eine der Studienautorinnen und assoziierte Forschungswissenschaftlerin am Center for Computational Astrophysics des Flatiron Institute in New York Stadt, sagte in einer Erklärung.
„Es ist wichtig, dass man bei all diesen unterschiedlichen Bildern dieselbe Geschichte erhält – dass es zwei Schwarze Löcher gibt“, fügte Mingarelli hinzu und verglich diese neue Multi-Beobachtungs-Forschung mit früheren Bemühungen. „Hier sind andere Studien [of close-proximity supermassive black holes] sind in der Vergangenheit heruntergefallen. Als die Leute ihnen nachgingen, stellte sich heraus, dass es nur ein schwarzes Loch gab. [This time we] habe viele Beobachtungen, alle stimmen überein.“
Irgendwann werden die beiden supermassereichen Schwarzen Löcher kollidieren, aber das wird nicht in absehbarer Zeit passieren. Obwohl diese beiden riesigen toten Sterne näher beieinander liegen als alle anderen supermassereichen Schwarzen Löcher, die wir entdeckt haben, sind sie immer noch etwa 750 Lichtjahre voneinander entfernt. Diese unvermeidliche Kollision wird wahrscheinlich erst in etwa hundert Millionen Jahren stattfinden.
Aber wenn es passiert, wird die Energiewelle, die es in den Weltraum schießen wird, unverständlich sein. Erstens werden die beiden ehemaligen Sterne immer näher zusammenwirbeln, schließlich zusammenstoßen und Gravitationswellen aussenden, die größer sind als alles, was Menschen jemals zuvor eingefangen haben. Derzeit führte die größte Verschmelzung von Schwarzen Löchern, die jemals von den Gravitationswellen-Observatorien der Erde entdeckt wurde, zu einem neuen Schwarzen Loch mit einer Masse von 142 Sonnenmassen (oder der 142-fachen Masse unserer Sonne). Bei der Verschmelzung wurden acht Sonnenmassen aus dem Universum gelöscht und sofort in Energie in Form von Gravitationswellen umgewandelt. Wenn diese beiden supermassiven Schwarzen Löcher verschmelzen, wird die Energiefreisetzung exponentiell größer sein.
Bei dieser Forschung geht es um viel mehr als nur darum, ein paar coole Weltraumobjekte zu finden. Es kann uns helfen, die Evolution und die Lebenszyklen von Sternen besser zu verstehen, und könnte Astronomen helfen, mehr Schwarze Löcher im nahen Universum zu lokalisieren. Diese Informationen wiederum könnten den Forschern helfen, Geräte zur Erkennung von Gravitationswellen besser zu kalibrieren. Schwarze Löcher mögen mysteriös und schwer zu finden sein, aber es ist jetzt ein wenig einfacher zu wissen, wie und wo man suchen muss.
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