Zwei supermassive Schwarze Löcher sind zum Absturz in 10.000 Jahren verurteilt

Zwei supermassive Schwarze Löcher, die in einem kosmischen Tanz eingeschlossen sind, sind dazu verdammt, in 10.000 Jahren zusammenzubrechen und Welleneffekte durch das Universum zu senden, sagt eine Studie.

Die rund 9 Milliarden Lichtjahre entfernten Schwarzen Löcher scheinen sich alle zwei Jahre zu umkreisen, enthüllt das von Caltech geleitete Autorenteam.

Die beiden Riesenkörper haben jeweils hundertmillionenmal größere Massen als unsere Sonne.

Sie sind 2.000 astronomische Einheiten voneinander entfernt – etwa das 50-fache der Entfernung zwischen unserer Sonne und Pluto. Eine astronomische Einheit ist die Entfernung zwischen Erde und Sonne.

Wenn die beiden in etwa 10.000 Jahren verschmelzen, wird erwartet, dass die titanische Kollision Raum und Zeit selbst erschüttert und Gravitationswellen durch das Universum sendet.

Sie werden als das „am engsten verbundene“ supermassive Schwarze-Loch-Duo beschrieben, das bisher beobachtet wurde, und umkreisen sich gegenseitig im Herzen eines Quasars namens PKS 2131-021.

Quasare sind energiegeladene, aktive Kerne von Galaxien, in denen ein supermassereiches Schwarzes Loch Material aus einer ihn umgebenden Scheibe absaugt.

Diese künstlerische Darstellung zeigt zwei potenzielle supermassereiche Schwarze Löcher im Herzen eines Quasars namens PKS 2131-021. In dieser Ansicht des Systems ist zu sehen, wie die Schwerkraft des Schwarzen Lochs im Vordergrund (rechts) das Licht seines Begleiters, der einen starken Jet hat, verdreht und verzerrt. Jedes Schwarze Loch hat etwa die hundertmillionenfache Masse unserer Sonne, wobei das Schwarze Loch im Vordergrund etwas weniger Masse hat.

QUASARE: AKTIVE KERN VON GALAXIEN

„Quasar“ ist die Abkürzung für quasi-stellare Radioquelle und beschreibt helle Zentren von Galaxien.

Alle Galaxien haben ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Kern.

Wenn der Zufluss von Gas und Staub zu diesem Schwarzen Loch ein bestimmtes Niveau erreicht, kann das Ereignis zur Bildung eines „Quasars“ führen – einer extrem hellen Region, während das Material um das Schwarze Loch wirbelt.

Sie haben normalerweise einen Durchmesser von 3.260 Lichtjahren.

Diese Regionen geben in ihren Jets riesige Mengen an elektromagnetischer Strahlung ab und können eine Billion Mal heller sein als die Sonne.

Aber sie halten im Durchschnitt nur 10 bis 100 Millionen Jahre, was es relativ schwierig macht, sie in Galaxien zu entdecken, die mehrere Milliarden Jahre alt sind.

Die sich schnell drehende Scheibe stößt Partikelstrahlen aus, die sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit nach außen bewegen.

Diese energetischen „Motoren“ sind helle Strahler von Licht und Radiowellen.

Die Ergebnisse der Studie basieren auf Radiobeobachtungen von PKS 2131-021, die sich über 45 Jahre erstrecken und an mehreren Radioobservatorien durchgeführt wurden.

Der Studie zufolge bewegt sich ein mächtiger Jet, der von einem der beiden Schwarzen Löcher in PKS 2131-021 ausgeht, aufgrund der Orbitalbewegung des Paares hin und her.

Dies verursacht periodische Änderungen in der Radiolichthelligkeit des Quasars, die von fünf erdgestützten Observatorien registriert wurden, darunter das Owens Valley Radio Observatory (OVRO) von Caltech in der Nähe von Big Pine in Kalifornien.

Funkdaten ergeben eine nahezu perfekte „sinusförmige“ Lichtkurve – das heißt, sie registrieren ein regelmäßiges, sich wiederholendes Muster von Höhen und Tiefen wie eine Welle.

„Als wir feststellten, dass die Spitzen und Täler der Lichtkurve, die in jüngster Zeit entdeckt wurden, mit den Spitzen und Tälern übereinstimmten, die zwischen 1975 und 1983 beobachtet wurden, wussten wir, dass etwas ganz Besonderes vor sich ging“, sagte Studienautorin Sandra O’Neill vom Caltech.

In einigen Quasaren erzeugt das supermassereiche Schwarze Loch einen Strahl, der mit nahezu Lichtgeschwindigkeit herausschießt.

Der in der neuen Studie beobachtete Quasar PKS 2131-021 gehört zu einer Unterklasse von Quasaren namens Blazare, bei denen der Jet auf die Erde zeigt.

Astronomen wussten bereits, dass Quasare zwei umlaufende supermassereiche Schwarze Löcher besitzen könnten, aber es hat sich als schwierig erwiesen, direkte Beweise dafür zu finden.

Die Forscher berichten in The Astrophysical Journal Letters, dass PKS 2131-021 nun der zweite bekannte Kandidat für ein Paar supermassereicher Schwarzer Löcher ist, die bei der Verschmelzung ertappt werden.

Der Studie zufolge bewegt sich ein mächtiger Jet, der von einem der beiden Schwarzen Löcher in PKS 2131-021 ausgeht, aufgrund der Orbitalbewegung des Paares hin und her.  Dies verursacht periodische Änderungen in der Radiolichthelligkeit des Quasars, die von fünf erdgestützten Observatorien registriert wurden, darunter das Owens Valley Radio Observatory (OVRO, abgebildet) von Caltech.

Der Studie zufolge bewegt sich ein mächtiger Jet, der von einem der beiden Schwarzen Löcher in PKS 2131-021 ausgeht, aufgrund der Orbitalbewegung des Paares hin und her. Dies verursacht periodische Änderungen in der Radiolichthelligkeit des Quasars, die von fünf erdgestützten Observatorien registriert wurden, darunter das Owens Valley Radio Observatory (OVRO, abgebildet) von Caltech.

Radiodaten ergeben eine nahezu perfekte „sinusförmige“ Lichtkurve – ein regelmäßiges, sich wiederholendes Muster von Höhen und Tiefen wie eine Welle

Radiodaten ergeben eine nahezu perfekte „sinusförmige“ Lichtkurve – ein regelmäßiges, sich wiederholendes Muster von Höhen und Tiefen wie eine Welle

Das erste Kandidatenpaar innerhalb eines Quasars namens OJ 287 umkreist sich in größerer Entfernung.

Der Abstand zwischen den Schwarzen Löchern in PKS 2131-021 – 2.000 astronomische Einheiten – ist etwa 10- bis 100-mal geringer als das Paar in ABl. 287.

Außerdem weist OJ 287 periodische Funklichtschwankungen auf, die unregelmäßiger und nicht sinusförmig sind, aber sie deuten darauf hin, dass sich die Schwarzen Löcher alle neun Jahre umkreisen.

Das ist viel länger als die zwei Erdenjahre, die das PKS 2131-021-Paar benötigt, um eine Umlaufbahn zu absolvieren.

Schwarze Löcher werden oft als „zerstörerische Monster“ bezeichnet, weil sie Sterne zerreißen, alles verzehren, was ihnen zu nahe kommt, und Licht gefangen halten.

Die meisten, wenn nicht alle Galaxien besitzen monströse Schwarze Löcher in ihren Kernen, einschließlich unserer eigenen Milchstraße.

Wenn Galaxien verschmelzen, „sinken“ ihre Schwarzen Löcher in die Mitte der neu entstandenen Galaxie und vereinigen sich schließlich zu einem noch massereicheren Schwarzen Loch.

Während sich die Schwarzen Löcher spiralförmig aufeinander zu bewegen, stören sie zunehmend das Gefüge von Raum und Zeit und senden Gravitationswellen aus, die erstmals vor mehr als 100 Jahren von Albert Einstein vorhergesagt wurden.

SCHWARZE LÖCHER HABEN EINE SO STARKE Gravitationskraft, dass nicht einmal Licht entweichen kann

Schwarze Löcher sind so dicht und ihre Anziehungskraft so stark, dass ihnen keine Strahlung entkommen kann – nicht einmal Licht.

Sie fungieren als intensive Gravitationsquellen, die Staub und Gas um sie herum aufsaugen. Es wird angenommen, dass ihre intensive Anziehungskraft das ist, was Sterne in Galaxien umkreisen.

Wie sie entstehen, ist noch wenig verstanden. Astronomen glauben, dass sie entstehen könnten, wenn eine große Gaswolke, die bis zu 100.000 Mal größer als die Sonne ist, in ein Schwarzes Loch kollabiert.

Viele dieser Schwarzloch-Samen verschmelzen dann zu viel größeren supermassiven Schwarzen Löchern, die im Zentrum jeder bekannten massereichen Galaxie zu finden sind.

Alternativ könnte ein supermassereiches Schwarzes Loch von einem Riesenstern stammen, der etwa die 100-fache Masse der Sonne hat und sich schließlich zu einem Schwarzen Loch formt, nachdem ihm der Treibstoff ausgeht und er zusammenbricht.

Wenn diese riesigen Sterne sterben, werden sie auch zu einer „Supernova“, einer riesigen Explosion, die die Materie aus den äußeren Schichten des Sterns in den Weltraum schleudert.

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