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.
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.
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.