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CHANDRA
Zwei Schwarze Löcher vor Verschmelzung
von Stefan Deiters
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10. April 2006

Fast jede Galaxie beherbergt in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch. Wenn Galaxien kollidieren, entsteht ein Schwarzes Loch-Duo, das irgendwann einmal zu einem einzelnen Schwarzen Loch verschmilzt. Astronomen ist es nun gelungen, im 300 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen Abell 400 ein solches Paar aufzuspüren.

Abell 400

Das Millionen Grad heiße Gas im Galaxienhaufen Abell 400 (blau) und die beiden im Radiobereich entdeckten Jets, die in der Umgebung der Schwarzen Löchern (helle Punkte) ihren Ursprung haben. Foto: NASA/CXC/AIfA/D.Hudson & T.Reiprich et al. (Röngten); NRAO/VLA/NRL (Radio)

NGC 1128

Die Galaxie NGC 1128 im sichtbaren Bereich des Lichtes. Die Schwarzen Löcher befinden sich beiden in dieser Galaxie, deren ungewöhnliche Form vermutlich auf eine Kollision von zwei Galaxien zurückgeht. Foto: Pal. Obs. DSS

Ein internationales Astronomenteam unter Leitung von Dr. Daniel Hudson von der Universität Bonn gelang es, zwei supermassereiche Schwarze Löcher aufzuspüren, die gerade dabei sind, zu einem doppelten Schwarzen Loch zu werden. Mit Hilfe von Beobachtungen des NASA-Röntgenteleskops Chandra konnten die Wissenschaftler die beiden Schwerkraftfallen in dem rund 300 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen Abell 400 so detailliert beobachten, dass Rückschlüsse auf ihr weiteres Schicksal möglich werden.

"Die beiden Schwarzen Löcher im Galaxienhaufen Abell 400 sind bereits seit geraumer Zeit durch die Radiowellen bekannt", erläutert Hudsons Kollege Dr. Thomas Reiprich. "Mit Chandra konnten wir jetzt endlich unsere Vermutung beweisen, dass sie durch die Schwerkraft aneinander gefesselt sind und irgendwann verschmelzen werden."

Bis es zu einer solchen Verschmelzung kommt, werden allerdings noch einige Millionen Jahre vergehen: Die beiden Schwarzen Löcher haben sich, so die Ansicht der Astronomen, gerade erst gefunden. Nun werden sie sich zunächst einige Zeit lang umkreisen und dabei, durch so genannte "dynamische Reibung", Energie verlieren. Dadurch rücken die beiden Schwarzen Löcher näher zusammen.

In einer zweiten Phase können die Schwarzen Löcher dann andere Sterne aus ihrer Umgebung anziehen, beschleunigen und schließlich ins All hinauskicken. Durch diesen Prozess wird dem System weitere Energie entzogen, so dass sich die Schwarzen Löcher weiter aneinander annähern. In der finalen Phase schließlich senden die beiden sich umkreisenden Schwerkraftfallen starke Gravitationswellen aus.

Durch diese von Einstein vorhergesagten Wellen, die die Raumzeit stauchen und strecken, dürfte schließlich so viel Energie verloren gehen, dass die beiden Schwarzen Löcher verschmelzen. Auch durch die Verschmelzung selbst sollte es zu einem gewaltigen Ausbruch an Gravitationswellen kommen – es dürfte sich dann sogar um eine der markantsten Gravitationswellen-Quellen im Universum handeln.

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Galaxienhaufen sind Ansammlungen von Galaxien und heißem Gas, dessen Konzentration im Zentrum des Haufens am größten ist. "Chandra misst mit einer bisher unerreichten räumlichen Auflösung die Röntgenstrahlung, die von dem Gas ausgeht. Und diese verrät uns Temperatur, Dichte und Druck des Gases", erläutert Hudson. Zusammen mit Reiprich und seinen amerikanischen Kollegen Tracy Clark und Craig Sarazin konnte er mit Hilfe der Chandra-Daten zeigen, dass das Gas relativ zur Bewegungsrichtung der Schwarzen Löcher strömt, ähnlich den Wellen hinter einem Schiff - die Schwarzen Löcher bewegen sich also zusammen in eine Richtung.

Aus dieser Tatsache folgern die Wissenschaftler, dass die beiden Schwarzen Löcher aneinander gebunden sind, also zusammen durch den Galaxienhaufen wandern. Den Astronomen gelang es auch, die Geschwindigkeit zu messen, mit der die Schwarzen Löcher durch den Galaxienhaufen rasen: 1.200 Kilometer pro Sekunde.

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siehe auch
Schwarze Löcher: Kollidierende Galaxien wecken Schwarze Löcher - 10. Februar 2005
Chandra: Schwarze Löcher im Doppelpack - 20. November 2002
Schwarze Löcher: "Lazarus"-Team simuliert Kollision - 20. September 2001
Computersimulationen: Wenn Schwarze Löcher kollidieren -3. September 1999
Links im WWW
Chandra-Weltraumteleskop
 
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