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ADAPTIVE OPTIK
Schwarze Löcher in kollidierenden Galaxien
von Stefan Deiters
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22. Mai 2007

Dank einer leistungsfähigen adaptiven Optik konnten Astronomen mit dem Keck II-Teleskop auf Hawaii nun den genauen Ort von zwei supermassereichen Schwarzen Löchern bestimmen, die sich im Zentrum zweier kollidierender Galaxien befinden. Die Beobachtungen geben auch Aufschluss über die Umgebung der Schwerkraftfallen in 300 Millionen Lichtjahren Entfernung. Unter anderem entstehen hier noch neue Sterne.

NGC 6240

Infrarot-Aufnahme von NGC 6240, die mit dem Keck II-Teleskop auf Hawaii mit adaptiver Optik aufgenommen wurde. Die grüne vertikale Linie im oberen Bild entspricht einer Distanz von 1.600 Lichtjahren. Bei den blauen Punkten handelt es sich um Sternhaufen, die durch die Kollision entstanden sind. Die Position der beiden Schwarzen Löcher ist im unteren Bild markiert. Bild: C. Max, G. Canalizo, und W. de Vries.
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NGC 6240

Beide Schwarzen Löcher sind nach Beobachtung der Astronomen von einer Wolke aus Sternhaufen umgeben, die entstanden sind als durch die Kollision der beiden Galaxien Gas komprimiert wurde und so neue Sternentstehung einsetzen konnte. "Das Studium des Zusammenspiels zwischen Galaxienkollisionen und - verschmelzungen, Sternentstehung und der Aktivität von einem Schwarzen Loch im Zentrum ist entscheidend, um verstehen zu können, wie unser Universum sich zu den Galaxien und Strukturen entwickelt hat, die wir heute sehen", erläutert Gabriela Canalizo vom Institut für Geophysik und Planetare Physik an der University of California in Riverside. Zusammen mit Claire E. Max und William H. de Vries hat die Wissenschaftlerin die Ergebnisse ihrer Beobachtungen jetzt im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.

"NGC 6240 ist ein System aus zwei Galaxien, die man gerade bei der Verschmelzung beobachten kann", erzählt Canalizo. "Damit ist das Paar ein ideales Versuchsobjekt, um unsere gegenwärtigen Theorien über Galaxienentwicklung zu testen." NGC 6240 würde den Forschen nämlich nicht nur Schwarze Löcher bieten, die gerade dabei sind in beachtlichen Mengen Material zu verschlingen, sondern auch heftige Sternentstehung und eine gerade ablaufende Galaxienkollision. "Zudem dürften die beiden Schwarzen Löcher bald verschmelzen. Das gesamte System ist uns darüber hinaus auch noch vergleichsweise nahe, so dass man Details gut beobachten kann." NGC 6240 ist rund 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Die beiden aktiven Schwarzen Löcher waren bereits aus früheren Beobachtungen bekannt: "Das Paar kollidierender Galaxien wurde von vielen Astronomen in den verschiedensten Wellenlängenbereichen beobachtet.  Doch es stellte sich heraus, dass es recht schwierig war, die einzelnen Beobachtungen in Übereinstimmung zu bringen und damit den exakten Ort der Schwarzen Löcher zu ermitteln", so Claire E. Max, Professorin für Astronomie und Astrophysik an der University of California in Santa Cruz und Direktorin des Zentrums für adaptive Optik. "Erst die Beobachtungen mit der adaptiven Optik haben es uns erlaubt, das Bild zusammenzusetzen. Jetzt können wir alles sehen: den heißen Staub im Infraroten, die Sternen im Infraroten und im sichtbaren Bereich des Lichtes und die Röntgenstrahlen und Radioemissionen, die direkt aus der Nähe der Schwarzen Löcher kommen."

Unter "adaptiver Optik" versteht man ein System aus Teleskopen, Computern und verbiegbaren Spiegeln. Die Spiegel werden durch einen Computer so gesteuert, dass sie die Störungen der Erdatmosphäre ausgleichen und so einen deutlich detailreicheren Blick erlauben als es eigentlich von der Erde aus möglich wäre. "Durch die adaptive Optik konnten wir exakt die Position der beiden Schwarzen Löcher bestimmen", so Canalizo. "Mit dieser Information können wir nun erstmals das Zusammenspiel zwischen den aktiven Schwarzen Löchern und der Sternentstehung um sie herum studieren und modellieren. Das verschafft und dann einen Einblick darin, wie Galaxien aus kleineren Einheiten zu immer größeren Galaxien werden, wie wir sie auch heute beobachten."

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Bilder von NGC 6240 im sichtbaren Bereich des Lichts, die das Weltraumteleskop Hubble gemacht hat, zeigen eindrucksvoll die Auswirkungen der Kollision auf das Aussehen der beiden Galaxien. Auch lassen sich zwei helle Zentren erkennen, doch wird der Kernbereich durch Staubwolken verdeckt. Dass es sich hier wirklich um zwei Schwarze Löcher handelt, konnte das Röntgenteleskop Chandra erstmals im Jahr 2002 nachweisen (astronews.com berichtete). Auch zwei punktförmige Radioquellen wurden nachgewiesen. Die beiden schwarzen Löcher in NGC 6240 dürften sich vermutlich innerhalb der nächsten  zehn bis 100 Millionen Jahre auf spiralförmigen Bahnen immer weiter annähern und schließlich verschmelzen.

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siehe auch
Chandra: Zwei Schwarze Löcher vor Verschmelzung - 10. April 2006
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
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