Forschung

Schwarze Riesenlöcher tanzen Tango

02.12.2021 - Zwei supermassereiche schwarze Löcher umkreisen sich in viel geringerem Abstand als jedes andere bekannte Paar.

Astronomen haben mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südstern­warte (ESO) das der Erde am nächsten gelegene Paar super­massereicher schwarzer Löcher entdeckt, das jemals beobachtet wurde. Außerdem haben die beiden Objekte einen viel geringeren Abstand als jedes andere zuvor entdeckte Paar super­massereicher schwarzer Löcher und werden schließlich zu einem einzigen riesigen schwarzen Loch verschmelzen.

 

Das Paar supermassereicher schwarzer Löcher befindet sich in der Galaxie NGC 7727 im Sternbild Wassermann und ist etwa 89 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Obwohl dies eher weit entfernt erscheint, schlägt es den bisherigen Rekord von 470 Millionen Lichtjahren um Einiges und macht das neu entdeckte Paar super­massereicher schwarzer Löcher zu dem uns bisher am nächsten gelegenen.

Supermassereiche schwarze Löcher lauern im Zentrum massereicher Galaxien. Wenn zwei solcher Galaxien verschmelzen, geraten die schwarzen Löcher auf Kollisionskurs. Das Paar in NGC 7727 hat den Rekord für den geringsten Abstand zwischen zwei super­massereichen schwarzen Löchern gebrochen, da sie am Himmel nur 1600 Lichtjahre voneinander entfernt beobachtet wurden. „Es ist das erste Mal, dass wir zwei super­massereiche schwarze Löcher finden, die so nahe beieinander liegen, weniger als die Hälfte des Abstandes des bisherigen Rekordhalters“, sagt Karina Voggel, Astronomin am Straßburger Observatorium in Frankreich und Hauptautorin der neuen Studie.

„Der geringe Abstand und die Geschwindigkeit der beiden schwarzen Löcher deuten darauf hin, dass sie zu einem gewaltigen schwarzen Loch verschmelzen werden, wahrscheinlich innerhalb der nächsten 250 Millionen Jahre“, fügt Co-Autor Holger Baumgardt, Professor an der University of Queensland, Australien, hinzu. Die Verschmelzung von schwarzen Löchern wie diesen könnte erklären, wie die massereichsten schwarzen Löcher im Universum zustande kommen.

Voggel und ihr Team konnten die Massen der beiden Objekte bestimmen, indem sie untersuchten, wie die Anziehungskraft der schwarzen Löcher die Bewegung der Sterne um sie herum beeinflusst. Das größere schwarze Loch, das sich direkt im Kern von NGC 7727 befindet, weist eine Masse auf, die fast 154 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne, während sein Begleiter 6,3 Millionen Sonnenmassen hat.

Es ist das erste Mal, dass die Massen eines super­massereichen schwarzen Lochs auf diese Weise gemessen wurden. Ermöglicht wurde diese Leistung durch die Nähe des Systems zur Erde und die detaillierten Beobachtungen, die das Team am Paranal-Observatorium in Chile mit dem Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am VLT der ESO durchführte, einem Instrument, mit dem Voggel während ihrer Studienzeit bei der ESO zu arbeiten lernte. Durch die Messung der Massen mit MUSE und die Verwendung zusätzlicher Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA konnte das Team bestätigen, dass es sich bei den Objekten in NGC 7727 tatsächlich um supermassereiche schwarze Löcher handelt.

Astronomen vermuteten bereits, dass die Galaxie die beiden schwarzen Löcher beherbergt, konnten ihre Anwesenheit jedoch bisher nicht bestätigen, da wir keine großen Mengen an verräterischer hoch­energetischer Strahlung aus ihrer unmittelbaren Umgebung sehen. „Unsere Entdeckung deutet darauf hin, dass es viele weitere dieser Relikte von Galaxien­verschmelzungen da draußen geben könnte und dass sie viele versteckte massereiche schwarze Löcher enthalten könnten, die noch darauf warten, entdeckt zu werden“, sagt Voggel. „Das könnte die Gesamtzahl der bekannten supermassereichen schwarzen Löcher im lokalen Universum um dreißig Prozent erhöhen.“

Die Suche nach ähnlich verborgenen Paaren supermassereicher schwarzer Löcher soll mit dem Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in der chilenischen Atacama-Wüste in Betrieb genommen werden soll, einen großen Sprung nach vorne machen. „Diese Entdeckung eines super­massereichen schwarzen Lochs ist erst der Anfang“, sagt Mitautor Steffen Mieske, Astronom bei der ESO in Chile und Leiter der ESO Paranal Science Operations. „Mit dem HARMONI-Instrument am ELT werden wir Entdeckungen wie diese in wesentlich größerer Entfernung machen können, als es derzeit möglich ist. Das ELT der ESO wird für das Verständnis dieser Objekte von entscheidender Bedeutung sein.“

MPIA / DE

 

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