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Aktive Galaxien: Enges Doppelsystem aus Schwarzen Löchern

In einer mehrere Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie umkreisen sich womöglich zwei Schwarze Löcher in relativ geringem Abstand. Bisher sind erst wenige Kandidaten für ein derartiges Doppelsystem bekannt, obwohl sie im Universum recht häufig vorkommen sollten.
Aktive Galaxien im DoppelLaden...
Todd Boroson und Tod Lauer vom National Optical Astronomy Observatory (NOAO) in Tucson analysierten die Emissionsspektren von 17 500 Quasaren, die im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey – einer großflächigen Himmelsdurchmusterung – erfasst worden waren. Die von den aktiven Galaxienkernen ausgehende Strahlung enthält sowohl Informationen über das zentrale Schwarze Loch als auch über die Materie, welche um das kompakte Objekt kreist. Trieben also zwei solcher Exemplare ihr Unwesen darin, würden sie charakteristische Spuren im Licht des Quasars hinterlassen.

Doppelter Satz

Boroson und Lauer stießen aber nur im Fall von Objekt SDSS J153636.22+044127.0 auf viel versprechende Besonderheiten: einen doppelten Satz an Emissionslinien, den die beiden Wissenschaftler durch die Existenz zweier eng gebundener Schwarzen Löcher erklären. Um auszuschließen, dass sich in ihren Beobachtungen lediglich zwei große Galaxien überlagern, bestimmten sie die Rotverschiebung der beiden Quellen – mit Hilfe derer sich die Entfernung abschätzen lässt. Tatsächlich bestätigten sie mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,7 Prozent, dass es sich nur um ein einziges System handelt.

Schwarze Löcher im DoppelLaden...
Schwarze Löcher im Doppel | Ein Doppelsystem aus zwei supermassereichen Schwarzen Löchern. Auf Grund der hohen Temperaturen leuchtet die um das Zentrum kreisende Materie hell auf.
"Wenn es dennoch aus einer Überlagerung hervorgeht, muss eines der Objekte recht merkwürdig sein", bestärkt Boroson die Ergebnisse. Die Hypothese der beiden Forscher wäre sogar überprüfbar, wenn der Quasar über mehrere Jahre beobachtet würde: Auf Grund der Bahnbewegungen sollte sich seine Signatur im Lauf der Zeit merklich ändern.

Die untersuchte Galaxie ging laut den Wissenschaftlern aus der Fusion zweier kleinerer Sternsysteme hervor, die jeweils ein Schwarzes Loch enthielten. Anhand der Bahngeschwindigkeiten berechneten Boroson und Lauer, dass eines der beiden eine Masse von rund 20 Millionen Sonnen besitzt, während das andere etwa 50-mal massereicher ist. Beide umrunden sich in einem Abstand von einem drittel Lichtjahr und brauchen für einen kompletten Umlauf rund 100 Jahre, schätzen die Forscher.

Hierarchisches Wachstum

Ihr Fund unterstützt die These, dass das Wachstum von Strukturen im Universum hierarchisch verläuft. Bereits vorher gab es Kandidaten für ein Doppelsystem aus zwei Schwarzen Löchern. Allerdings waren deren Abstände meist viel größer als im Fall von SDSS J153636.22+044127.0. Zudem ließen die Daten oftmals auch andere Interpretationsmöglichkeiten zu – mit weitaus größeren Wahrscheinlichkeiten als bei Boroson und Lauer.

Viele Galaxien sammeln sich in größeren Gruppen von bis zu einigen tausend Exemplaren, in denen beizeiten einzelne Systeme miteinander kollidieren und verschmelzen können. Besitzen die Kollisionspartner ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum, sollten diese auf Grund der enormen Anziehungskraft umeinander kreisen und sich schließlich womöglich zu einem noch größeren Massemonster vereinen, vermuten Wissenschaftler. Somit könnten theoretisch Galaxien mit zwei oder sogar mehreren Schwarzen Löchern in ihrem Inneren existieren. (mp)
10. Woche 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 10. Woche 2009

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  • Quellen
Boroson, T. A., Lauer T. R.: A candidate sub-parsec supermassive binary black hole system. In: Nature 458, S. 53–55, 2009

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