Direkt zum Inhalt

Galaxien: Ein enges Paar Schwarzer Löcher

In 800 Millionen Lichtjahren Entfernung befindet sich im Sternbild Jungfrau die Spiralgalaxie MCG-03-34-064. Mit den Weltraumteleskopen Hubble (HST) und Chandra gelang es nun, im Zentrum dieser Welteninsel das bisher engste bekannte Paar aus zwei extrem massereichen Schwarzen Löchern aufzuspüren.
Ein Paar Schwarzer Löcher (künstlerische Darstellung)
Ein Pas de deux aus Schwarzen Löchern (Illustration).

Die Entdeckung erfolgte rein zufällig, als ein Team um Anna Trindade Falcão vom Center for Astrophysics in Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts Bilder der Galaxie MCG-03-34-064 untersuchte, welche die hochenergetische Strahlung von zweifach ionisiertem Sauerstoff zeigen. MCG-03-34-064 zählt zu den Welteninseln vom Typ Seyfert, besitzt also eine besonders helle Kernregion, deren charakteristische Strahlung vor allem von heißer Materie stammt, die um das zentrale Schwarze Loch strömt. In dieser Kernregion zeigten sich drei der für das HST typischen vierstrahligen Beugungskreuze in geringem Abstand zueinander, die auf drei sehr leuchtstarke, aber annähernd punktförmige Lichtquellen hinweisen. Die Beugungskreuze entstehen durch Lichtbeugung an der vierstrahligen Halterung des Sekundärspiegels von Hubble. Da diese dichte Ansammlung ungewöhnlich ist, wertete das Team um Falcão auch Daten des Röntgensatelliten Chandra aus, um der Sache auf den Grund zu gehen.

In den Röntgendaten zeigten sich im Zentrum von MCG-03-34-064 zwei separate helle Quellen, die mit den beiden äußeren hellen Flecken auf den HST-Bildern zusammenfielen. Dort sind die Temperaturen so hoch, dass energiereiche Röntgenstrahlung frei wird. Dies lässt sich am einfachsten mit zwei massereichen Schwarzen Löchern erklären, die größere Mengen an Materie aufnehmen und sich in einem geringem Abstand von nur 300 Lichtjahren zueinander befinden. Die Materie kann wegen der Erhaltung des Drehmoments nicht direkt in die Schwarzen Löcher stürzen, sondern sammelt sich jeweils zunächst in einer dichten Scheibe aus Gas und Staub, einer Akkretionsscheibe, an. In ihr heizt sich die Materie durch Reibung so stark auf, dass es zur Emission von Röntgenstrahlung kommt, wobei auch in anderen Frequenzbereichen wie zum Beispiel im Infraroten, im Visuellen oder im Radiowellenbereich Strahlung frei wird. Das Team konnte an den Positionen der zwei Quellen auch entsprechende Radiostrahlung in Archivdaten des Very Large Array (VLA) in New Mexico finden. Das untermauert noch mal die Theorie, dass es sich bei den Quellen um die direkte Umgebung extrem massereicher Schwarzer Löcher handelt.

Die beiden Schwarzen Löcher in MCG-03-34-064 | In der etwa 800 Millionen Lichtjahre von uns entfernten Spiralgalaxie MCG-03-34-064 befinden sich zwei Schwarze Löcher, die in geringem Abstand ihren gemeinsamen Schwerpunkt umrunden. Sie zeigen sich als zwei helle Flecken in den Bilder der Weltraumteleskope Hubble und Chandra. Die Ursache des hellen Flecks in der Mitte zwischen den beiden Schwarzen Löchern ist noch unklar.

Rätselhaft bleibt jedoch der dritte helle Fleck zwischen den beiden Schwarzen Löchern, der auf den Bildern des HST sichtbar ist. Möglicherweise entsteht er durch einen heißen Gasstrahl (Jet), der von einem der Schwarzen Löcher ausgeht. Sein heißes Gas bewegt sich annähernd mit Lichtgeschwindigkeit und trifft am Ort des Flecks auf ruhendes Gas zwischen den Schwarzen Löchern, wodurch es abrupt abgebremst wird und Strahlung aussendet.

Der Grund für die Existenz von gleich zwei Schwarzen Löchern im Zentrum von MCG-03-34-064 ist, dass diese Welteninsel aus der Verschmelzung zweier kleinerer Galaxien hervorging. Dabei blieben die beiden zentralen Schwarzen Löcher erhalten. Sie bewegen sich nun in einem langsamen Spiraltanz aufeinander zu und könnten in etwa 100 Millionen Jahren zu einem einzelnen, noch massereicheren Schwarzen Loch verschmelzen. Sie verlieren durch Abstrahlen von Gravitationswellen an Drehimpuls und streben in der Folge aufeinander zu.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.