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Astronomen glauben, das erste bekannte Lichtflackern aus einem Paar kollidierender Schwarzer Löcher entdeckt zu haben

 

Supermassives Schwarzes Loch, umgeben von zwei schwarzen Löchern

Das Konzept dieses Künstlers zeigt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das von einer Gasscheibe umgeben ist. In diese Scheibe sind zwei kleinere Schwarze Löcher eingebettet, die möglicherweise zu einem neuen Schwarzen Loch zusammengeführt wurden. Bildnachweis: Caltech / R. Verletzt (IPAC)

In einem ersten Fall haben Astronomen möglicherweise Licht aus der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher gesehen, was Gelegenheit bietet, diese mysteriösen dunklen Objekte kennenzulernen.

Wenn zwei Schwarze Löcher sich umeinander drehen und schließlich kollidieren, senden sie Gravitationswellen aus – Wellen in Raum und Zeit, die mit extrem empfindlichen Instrumenten auf der Erde erfasst werden können. Da schwarze Löcher und schwarze Loch Fusionen ganz dunkel sind, sind diese Ereignisse unsichtbar für Teleskope und andere lichtdetektierenden von Astronomen verwendeten Instrumente. Theoretiker haben jedoch Ideen entwickelt, wie eine Fusion von Schwarzen Löchern ein Lichtsignal erzeugen könnte, indem nahegelegenes Material abgestrahlt wird.

Wissenschaftler, die die Zwicky Transient Facility (ZTF) von Caltech am Palomar Observatory in der Nähe von San Diego nutzen, haben möglicherweise ein solches Szenario entdeckt. Wenn dies bestätigt wird, ist es die erste bekannte Lichtfackel eines kollidierenden Schwarzen Lochs.

Die Fusion wurde am 21. Mai 2019 von zwei Gravitationswellendetektoren – dem Laserinterferometer- Gravitationswellenobservatorium ( LIGO ) der National Science Foundation und dem Europäischen Jungfrauendetektor – in einem Ereignis namens GW190521g identifiziert. Diese Detektion ermöglichte es den ZTF-Wissenschaftlern, nach Lichtsignalen von dem Ort zu suchen, an dem das Gravitationswellensignal entstand. Diese Gravitationswellendetektoren haben auch Fusionen zwischen dichten kosmischen Objekten entdeckt, die Neutronensterne genannt werden, und Astronomen haben Lichtemissionen aus diesen Kollisionen identifiziert.

Die ZTF-Ergebnisse werden in einer neuen Studie beschrieben, die in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde. Die Autoren nehmen an, dass die beiden Partner-Schwarzen Löcher, die jeweils mehrere Dutzend Mal so massereich sind wie die Sonne, ein drittes, supermassereiches Schwarzes Loch umkreisten, das millionenfach der Masse der Sonne entspricht und von einer Scheibe aus Gas und anderem Material umgeben ist. Als die beiden kleineren Schwarzen Löcher verschmolzen, bildeten sie ein neues, größeres Schwarzes Loch, das einen Tritt erfahren und in eine zufällige Richtung abgeschossen hätte. Laut der neuen Studie ist es möglicherweise durch die Gasscheibe gepflügt, wodurch es aufleuchtet.

“Diese Erkennung ist äußerst aufregend”, sagte Daniel Stern, Mitautor der neuen Studie und Astrophysiker am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, einer Abteilung von Caltech. „Wir können viel über diese beiden verschmelzenden Schwarzen Löcher und die Umgebung lernen, in der sie sich befanden, basierend auf dem Signal, dass sie versehentlich entstanden sind. Die Detektion durch ZTF in Verbindung mit dem, was wir aus den Gravitationswellen lernen können, eröffnet einen neuen Weg, um sowohl Fusionen von Schwarzen Löchern als auch diese Scheiben um supermassereiche Schwarze Löcher zu untersuchen. “

Die Autoren stellen fest, dass sie, obwohl sie zu dem Schluss kommen, dass die von ZTF festgestellte Fackel wahrscheinlich das Ergebnis einer Fusion mit Schwarzen Löchern ist, andere Möglichkeiten nicht vollständig ausschließen können.

Lesen Sie Astronomen finden Beweise für eine mit Licht explodierte Kollision des Schwarzen Lochs, um mehr über diese Forschung zu erfahren.

Referenz: „Kandidat für ein elektromagnetisches Gegenstück zum binären Schwarzloch-Zusammenschluss-Gravitationswellenereignis S190521g“ von M. J. Graham et al., 25. Juni 2020, Physical Review Letters .
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.251102