Gravitationswellen kicken riesiges Schwarzes Loch aus seiner Galaxie

Video25. März 2017, 16:49
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Schwerkraftmonster mit der Masse von einer Milliarde Sonnen bei Galaxienkollision fortgeschleudert

Baltimore – Man sollte meinen, ein supermassives Schwarzes Loch bringt so schnell nichts aus der Ruhe. Weit gefehlt: Tatsächlich existieren kosmische Ereignisse, die selbst diese Schwerkraftmonster mit milliardenfacher Sonnenmasse aus dem Zentrum einer Galaxie katapultieren können, etwa wenn zwei Sterneninseln miteinander kollidieren. US-Astronomen sind nun mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops und anderer Instrumente einem derartigen Schauspiel auf die Spur gekommen.

Die Wissenschafter um Marco Chiaberge vom Space Telescope Science Institute in Baltimore hatten mit dem Weltraumteleskop eine rund acht Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie untersucht. Die Galaxie gehört zu einem Cluster – und die Astronomen hatten nach Anzeichen für verschmelzende Sternsysteme gesucht. Zu ihrer Überraschung beobachteten sie dabei einen sogenannten Quasar in den Außenbezirken der untersuchten Galaxie.

foto: nasa, esa
Der Quasars mit der Katalognummer 3C 186 liegt in einer Entfernung von rund acht Milliarden Lichtjahren. Die Verschmelzung mit einer weiteren Galaxie hat letztlich zum Rauswurf des Schwarzen Lochs geführt.

Quasar am falschen Platz

Quasare sind normalerweise die Kerne aktiver Galaxien. Sie werden von einem zentralen Schwarzen Loch befeuert. Die Schwarzen Löcher selbst lassen sich nicht beobachten, aber die Quasare strahlen meist heller als eine ganze Galaxie. "Schwarze Löcher hausen im Zentrum von Galaxien, daher ist es ungewöhnlich, einen Quasar nicht im Zentrum zu beobachten", erläutert Chiaberge.

Die Forscher errechneten, dass dieser Quasar sich mit seinem Schwarzen Loch mit einer Masse von mehr als einer Milliarde Sonnen rund 35.000 Lichtjahre vom Zentrum seiner Galaxie entfernt hat. Das ist weiter als die Distanz der Sonne zum Zentrum unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Die Geschwindigkeit des Quasars mit der Katalognummer 3C 186 – 7,6 Millionen Kilometer pro Stunde – legt nahe, dass er seine Galaxie in etwa 20 Millionen Jahren verlassen und dann durchs Weltall vagabundieren wird.

nasa goddard

100 Millionen Supernovae zugleich

Um einem derart massereichen Schwarzen Loch diese Geschwindigkeit zu verleihen, ist die Energie von 100 Millionen gleichzeitig explodierenden Supernovae nötig, wie die Astronomen vorrechnen. "Als wir die Beobachtungen von Hubble, dem Chandra-Röntgenobservatorium und dem Sloan Digital Sky Survey kombiniert haben, deutete alles auf dasselbe Szenario hin", berichtet Chiaberge.

Die Forscher gehen laut ihrer Studie im Fachjournal "Astronomy & Astrophysics" davon aus, dass die Heimatgalaxie des ungewöhnlichen Schwarzen Lochs tatsächlich mit einer Nachbargalaxie verschmolzen ist. Dabei sind auch ihre beiden supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum verschmolzen. Das geschieht jedoch nicht auf einen Schlag. Stattdessen umkreisen sich die Schwarzen Löcher immer enger und schneller und strahlen dabei spiralförmige Gravitationswellen ab – ähnlich wie ein rotierender Rasensprenger Wasser verteilt.

illustr.: nasa, esa
Die Illustration zeigt, wie Gravitationswellen das supermassive Schwarze Loch aus dem Herzen einer Galaxie schleudern kann.

Gravitationswellen sorgen für gewaltiger Rückstoß

Wenn die beiden Schwarzen Löcher nicht dieselbe Masse und dieselbe Eigenrotationsrate besitzen, können die Gravitationswellen in eine Richtung stärker gebündelt sein. Sobald die Schwarzen Löcher schließlich verschmelzen, stoppen sie die Produktion von Gravitationswellen. Der Rückstoß schleudert das verschmolzene Schwarze Loch dann in die gegenüberliegende Richtung der zuvor gebündelten Gravitationswellen.

Genau das ist nach Annahme der Astronomen mit dem gigantischen Schwarzen Loch im Herzen von 3C 186 passiert. Die einzig andere Erklärung sei, dass sich der Quasar in Wahrheit irgendwo weit hinter der beobachteten Galaxie in einer anderen Galaxie befinde. Von so einer Hintergrundgalaxie sei in den Beobachtungen in zahlreichen Wellenlängenbereichen jedoch keine Spur zu finden. (APA, red, 24.3.2017)

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