Direkt zum Inhalt

Kosmologie: Das Licht zweier tanzender Schwarzer Löcher

Die Galaxie PCG 1302-102 beinhaltet vermutlich zwei Schwarze Löcher, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Sie sind so schnell, dass relativistische Effekte ihre Strahlung beeinflussen.
Der Jet eines Schwarzen Lochs (künstlerische Darstellung)Laden...

Rund 3,5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Jungfrau befindet sich der Quasar PCG 1302-102. Es handelt sich um eine aktive elliptische Galaxie, in deren Zentrum sich mit hoher Wahrscheinlichkeit gleich zwei Schwarze Löcher befinden, die ihren gemeinsamen Schwerpunkt umrunden. Mit dem Galaxy Evolution Explorer (Galex) und dem Weltraumteleskop Hubble stießen Forscher um Daniel J. D'Orazio von der Columbia University in New York auf weitere Belege, welche das Vorhandensein der beiden Schwarzen Löcher weiter untermauern. Erst im Frühjahr 2015 war der Quasar bei Beobachtungen im Rahmen der Catalina Real-Time Transient Survey aufgefallen, die Ausschau nach zeitlich variablen Lichtquellen hält. Die Daten legten bereits nahe, dass die variable Strahlung von PCG 1302-102 von zwei Schwarzen Löchern erzeugt wird.

Simulation zweier umeinander kreisender Schwarzer Löcher (Computergrafik)Laden...
Simulation zweier umeinander kreisender Schwarzer Löcher | In dieser Simulation wird die Lichtabstrahlung zweier umeinander kreisender Schwarzer Löcher dargestellt. Sie geben selbst keine Strahlung ab, aber in ihrem unmittelbaren Umfeld sammelt sich Materie in Form einer Akkretionsscheibe an, die Strahlung freisetzt. In diesem Fall sind beide Schwarzen Löcher zusätzlich von einer gemeinsamen, großen Scheibe aus Gas und Staub umgeben. Das masseärmere Schwarze Loch gibt mehr Strahlung ab, weil es sich näher an der gemeinsamen Scheibe befindet. Es bewegt sich durch die umgebende Scheibe um den gemeinsamen Schwerpunkt und sammelt aus ihr mehr Materie auf als das massereichere Schwarze Loch. Dadurch leuchtet das masseärmere Schwarze Loch heller.

Aus Messdaten im ultravioletten Licht von Galex und Hubble konnten die Forscher um D'Orazio das Leuchtverhalten von PCG 1302-102 über rund 20 Jahre zurückverfolgen. Tatsächlich hatte Galex den Quasar im Lauf seiner Mission sechsmal beobachtet. Auch beim Weltraumteleskop Hubble stießen die Forscher auf mehrfache Beobachtungen in den Archivdaten. Die Forscher nehmen an, dass sich die Schwarzen Löcher in einem Abstand von 0,06 bis 0,22 Lichtjahren umrunden. Sie sind von einer weit ausgedehnten Scheibe aus Gas und Staub umgeben, die beide Objekte umschließt. Die beiden Schwarzen Löcher bewegen sich durch diese Scheibe und lesen dabei große Mengen an Materie auf. Sie kann wegen der Erhaltung des Drehimpulses nicht direkt in die Schwarzen Löcher fallen, sondern sammelt sich jeweils in einer Akkretionsscheibe an. Hier wird die Materie extrem stark durch Reibung aufgeheizt, so dass sie energiereiche Strahlung im sichtbaren Licht, Ultraviolett und Röntgenstrahlung freisetzt. Die Schwarzen Löcher selbst geben natürlich keinerlei Strahlung ab.

Das hellere der Schwarzen Löcher ist das masseärmere und bewegt sich mit der enormen Geschwindigkeit von 20 000 Kilometern pro Sekunde um den Schwerpunkt, das sind rund sieben Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Pro Stunde legt es also rund 72 Millionen Kilometer zurück, das entspricht etwa der Hälfte des Abstands Erde – Sonne! Das masseärmere Schwarze Loch bewegt sich näher am dichtesten Bereich der gemeinsamen Gas- und Staubscheibe und kann so mehr Materie an sich ziehen als das massereichere Schwarze Loch. Daher leuchtet sein unmittelbares Umfeld heller. Durch die hohe Geschwindigkeit macht sich der Dopplereffekt bemerkbar, es kommt zu einer Blauverschiebung, wenn sich das Schwarze Loch von uns aus gesehen auf uns zu bewegt. Zusätzlich sorgen relativistische Effekte dafür, dass das vom Schwarzen Loch ausgehende Licht noch weiter verstärkt wird.

Beobachtungen im sichtbaren Licht zeigten: PCG 1302-102 weist periodische Schwankungen in seiner Helligkeit auf. Sollten daran relativistische Effekte beteiligt sein, so lässt sich berechnen, dass diese Schwankungen im Ultravioletten etwa zweieinhalbmal stärker ausgeprägt sein sollten. Und tatsächlich passen die Messdaten von Galex und Hubble sehr gut zu dieser Vorhersage. Die Forscher vermuten, dass diesem Paar von Schwarzen Löchern nur noch eine geringe Lebensdauer beschieden ist; die beiden Objekte dürften sich innerhalb der nächsten Million Jahre zu einem einzigen Schwarzen Loch vereinigen.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnervideos