Ein doppeltes supermassereiches schwarzes Loch

  • 18. September 2017

Astronomen finden starkes Indiz für Galaxienverschmelzung.

Das Modell der hierarchischen Galaxien­entstehung sagt die Existenz vieler doppelter supermasse­reicher schwarzer Löcher voraus. Denn in diesem Szenario bilden sich im jungen Kosmos zunächst kleine Galaxien, die sukzessive durch Kolli­sionen und Verschmel­zungen zu immer größeren Systemen anwachsen. Da nach heutigen Erkennt­nissen nahezu jede Galaxie in ihrem Zentrum ein schwarzes Loch mit der millionen- oder gar milliarden­fachen Masse unserer Sonne beherbergt, müssen beim Verschmelzungs­prozess schließlich auch diese Objekte in Wechsel­wirkung treten, immer enger werdende Doppel­systeme bilden und mit­einander verschmelzen.

Abb.: Künstlerische Darstellung eines doppelten schwarzen Lochs. (Bild: NASA)

Abb.: Künstlerische Darstellung eines doppelten schwarzen Lochs. (Bild: NASA)

Doch die Suche nach solchen doppelten schwarzen Löchern war bislang weit­gehend erfolglos. Lediglich ein Beispiel haben Astro­nomen abbilden können, bei dem sich die schwarzen Löcher in einem Abstand von 2,3 Licht­jahren befinden. Jetzt melden Preeti Kharb vom Tata-Institut für Grundlagen­forschung in Indien und ihre Kollegen einen weiteren Erfolg: Die 380 Millionen Lichtjahre entfernte Spiralgalaxie NGC 7674 beher­bergt offenbar ein doppeltes schwarzes Loch mit einer Gesamt­masse von 36 Millionen Sonnen­massen, die sich in einem Abstand von 1,1 Licht­jahren umkreisen.

NGC 7674 ist eine Seyfert-Galaxie, also eine Galaxie mit einem aktiven Kern, der auf den Einfall von Materie auf ein supermasse­reiches schwarzes Loch deutet. Typisch für solche aktiven Galaxien­kerne sind Radiojets, stark gebündelte Materie­strahlen, die viele tausend Lichtjahre weit ins All hinaus reichen und Radio­strahlung aussenden. Ins Visier von Kharb und ihrem Team geriet NGC 7674, weil der Radiojet dieser Galaxie nicht gerad­linig verläuft, sondern eine ungewöhn­liche Z-Form aufweist. Und genau das sagen Modelle für die Wechsel­wirkung supermasse­reicher schwarzer Löcher bei ihrer Annäherung voraus.

Außerdem typisch für supermasse­reiche schwarze Löcher sind kompakte Radio­quellen, deren Strahlung auf die rotierenden Akkretions­scheiben zurückgeht, in der sich das auf die schwarzen Löcher zuströmende Gas ansammelt. Bisherige Radio­beobachtungen hatten jedoch keine solche kompakte Radio­quelle bei NGC 7674 nachgewiesen. Das gelang jetzt Kharb und ihren Kollegen mithilfe von VLBI-Beobach­tungen bei Frequenzen von 2, 5, 8 und 15 Gigahertz. Mehr noch: Die Forscher fanden nicht nur eine, sondern gleich zwei kompakte Radio­quellen im Abstand von 1,1 Licht­jahren.

Die Wahrschein­lichkeit dafür, dass es sich dabei um eine zufällige Über­lagerung von zwei unab­hängigen kompakten Radio­quellen in ver­schiedenen Ent­fernungen handelt, schätzen die Forscher auf unter 0,4 Prozent. Und das inver­tierte Radio­spektrum der beiden Quellen zeige, dass es sich weder um Super­novae, noch um die Fußpunkte der Radiojets eines einzelnen schwarzen Lochs handeln könne, so Kharb und ihre Kollegen. Alle Beobachtungs­daten seien aber in guter Über­einstimmung mit der Hypothese, dass es sich hier um die Strahlung von zwei Materie akkre­tierenden supermasse­reichen schwarzen Löchern im Zentrum der Seyfert-Galaxie handelt. „Damit ist dieses Objekt das bislang engste doppelte supermasse­reiche schwarze Loch, das wir kennen“, schließen die Forscher. Leider sei jedoch nicht zu erwarten, dass sich die von dem Doppel­system abge­strahlten Gravitationswellen nach­weisen lassen – weder mit den gegen­wärtigen, noch mit den derzeit geplanten Detektoren.

Rainer Kayser

JOL

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