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SCHWARZE LÖCHER
Intergalaktische Irrläufer nach Kollision?
Redaktion / idw / Universität Jena
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7. Juni 2007

Dass die Kollision zweier supermassereicher Schwarzer Löcher ein äußerst spektakuläres Ereignis ist, war Astronomen schon länger bewusst. Jetzt aber hat eine Forschergruppe auf ein noch dramatischeren Sachverhalt hingewiesen: Durch eine Kollision könnte ein neues Schwarzes Loch entstehen, das eine so hohe Geschwindigkeit hat, dass es seine Galaxie verlassen kann und unaufhaltsam durchs All rast.

Kollision Schwarzer Löcher

Zwei Schwarze Löcher aus verschiedenen räumlichen Perspektiven. Sie vollführen einen "letzten Tanz" bevor sie verschmelzen und sich in eine gemeinsame Richtung davon bewegen. Bild: TPI / FSU Jena [Großansicht]

Wenn zwei Schwarze Löcher zusammenstoßen, dann bebt das All. Nicht nur, dass sie zu einem einzigen, größeren Schwarzen Loch verschmelzen. Das neue Schwarze Loch "kann sich gegenüber den Sternen in seiner Umgebung mit großer Geschwindigkeit bewegen, als ob es bei der Kollision zusätzlich einen 'Tritt' von der Relativitätstheorie erhalten hätte", erläutert Prof. Dr. Bernd Brügmann von der Friedrich-Schiller-Universität in Jena. Der Inhaber des Lehrstuhls für Gravitationstheorie und sein internationales Forscherteam haben jetzt herausgefunden, dass dieser extra "Kick" wesentlich größer ausfallen kann, als bisher erwartet. Wie die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters berichten, kann der Kick theoretisch sogar so groß sein, dass Schwarze Löcher aus einer Galaxie herausgeschleudert werden.

Schwarze Löcher sind Ungetüme der Schwerkraft, die nicht einmal Licht aus ihrem Bannkreis entkommen lassen. Bei ihrer Kollision werden enorme Energiemengen frei, die Raum und Zeit in wilde Schwingungen versetzen. "Solche Gravitationswellen breiten sich normalerweise in alle Richtungen aus", weiß Brügmann, der sich der Erforschung dieser Wellen - auch im Rahmen des Sonderforschungsbereichs "Gravitationswellenastronomie" - verschrieben hat. "Unter bestimmten Umständen kann es aber passieren, dass eine Abstrahlungsrichtung bevorzugt wird." Die Kollisionswellen bewegen sich dann bevorzugt in die eine, das entstandene Schwarze Loch in die entgegengesetzte Richtung.

Wie groß der auf diese Weise entstehende Kick ist, hängt davon ab, wie unterschiedlich die Massen der Schwarzen Löcher sind, und wie schnell sie sich um ihre eigene Achse drehen. Bislang sind Kicks jedoch lediglich theoretisch vorhersagbar, da sich Schwarze Löcher in der Praxis nur schwer beobachten lassen. Erst seit kurzem können einige wenige Gruppen weltweit den gesamten Verschmelzungsprozess von Schwarzen Löchern im Computer simulieren und so die resultierende Kick-Geschwindigkeit berechnen.

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Lange Zeit hatten sich Theoretiker hauptsächlich auf Systeme ohne eigene Drehbewegung konzentriert, da sich diese besser berechnen lassen. "Die große Überraschung ist, wie viel größer Kicks bei Schwarzen Löchern mit Eigendrehung sein können", sagt Brügmann, der mit seinem Forschungsteam zeigt, dass Schwarze Löcher bei der Kollision Kick-Geschwindigkeiten von 2.500 Kilometer pro Sekunde erreichen. Dazu sei allerdings eine spezielle, in der Natur womöglich sehr seltene Ausgangslage der Schwarzen Löcher erforderlich, bei der diese in entgegengesetzter Richtung und senkrecht zur Umlaufachse rotieren. Frühere Berechnungen ergaben lediglich Geschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometern pro Sekunde. Aufgrund der neuen Ergebnisse gibt es Vorhersagen eines amerikanischen Forschungsteams, dass Kicks von bis zu 4.000 Kilometer pro Sekunde möglich sind.

Würde sich ein Schwarzes Loch mit einer solchen Geschwindigkeit durchs All bewegen, hätte das dramatische Konsequenzen. Normalerweise sind Schwarze Löcher in Sternenhaufen oder Galaxien durch die Schwerkraft gebunden. Je größer aber der Kick des Schwarzen Loches ist, umso wahrscheinlicher wird es, dass es der Anziehung seiner Galaxie entkommen kann. "Uns interessiert deshalb vor allem die Frage, ob der Kick ein Schwarzes Loch aus einer Galaxie herauskatapultieren kann", so Brügmann.

Ab einer Geschwindigkeit von rund 2.000 Kilometern pro Sekunde, so schätzen die Forscher derzeit, könnten selbst supermassive Schwarze Löcher aus dem Zentrum von großen Galaxien herausgeschleudert werden. "Nach unseren neuen Erkenntnissen ist es also zumindest in extremen Ausnahmefällen denkbar, dass bei der Kollision von Schwarzen Löchern Irrläufer entstehen, die wie eine Rakete unaufhaltbar durchs Weltall rasen", erläutert Brügmann.

Die Kollision von supermassereichen Schwarze Löcher ist im All nicht so selten, wie man vielleicht annehmen mag: Im Zentrum fast jeder Galaxie befindet sich nämlich eine solche Schwerkraftfalle. Kollidieren zwei Galaxien - was heute hin und wieder passiert, in der Frühzeit des Universums aber vermutlich deutlich häufiger vorgekommen ist - sollten sich auch deren Schwarze Löcher irgendwann "finden" und nach einem "letzten Tanz" verschmelzen. Auch unsere Milchstraße wird in einigen Milliarden Jahren mit unser Nachbargalaxie Andromeda verschmolzen sein.

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siehe auch
Adaptive Optik: Schwarze Löcher in kollidierenden Galaxien - 22. Mai 2007
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
Links im WWW
Institut für theoretische Physik der Universität Jena
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