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Wie sich Paare massereicher Schwarzer Löcher schon heute
aufspüren lassen könnten
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
astronews.com
18. Februar 2026
Paare extrem massereicher Schwarzer Löcher, die einander eng
umrunden, entstehen, wenn Galaxien verschmelzen. Allerdings haben Astronominnen
und Astronomen solche Paare bislang nur weit voneinander entfernt beobachtet.
Jetzt wurde ein neues Verfahren vorgeschlagen, um die bislang verborgenen Paare
aufzuspüren: Man muss nach wiederholten Lichtblitzen einzelner Sterne suchen.
Künstlerische Darstellung von Sternenlicht (orange), das
durch die Gravitation eines Binärsystems extrem massereicher
Schwarzer Löcher abgelenkt wurde. Der Einstein-Ring ist in
Blau dargestellt. Physikalische Simulation mithilfe von KI
erweitert.
Bild: Max-Planck-Institut für
Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) [Großansicht] |
Extrem massereiche Schwarze Löcher befinden sich in den Zentren der meisten
Galaxien. Wenn zwei Galaxien zusammenstoßen und verschmelzen, bilden ihre
zentralen Schwarzen Löcher schließlich ein Paar extrem massereicher Schwarzer
Löcher, das durch die gegenseitige Schwerkraft aneinander gebunden ist. Diese
Systeme spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Galaxien und
zählen zu den stärksten Quellen von Gravitationswellen im Universum. Während
zukünftige Gravitationswellen-Observatorien im All wie LISA solche Binärsysteme
direkt beobachten können, zeigt eine jetzt vorgestellte Studie nun, dass
möglicherweise bereits derzeitige und zukünftige Himmelsdurchmusterungen die
Paare im elektromagnetischen Spektrum nachweisen können.
"Extrem massereiche Schwarze Löcher wirken wie natürliche Teleskope", sagt
Miguel Zumalacárregui vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik. "Weil sie
so schwer und kompakt sind, lenken sie vorbeilaufendes Licht stark ab. Sie
können Sternenlicht aus der Galaxie, in der sie sich befinden, zu
außergewöhnlich hellen Bildern fokussieren. Dieser Effekt ist als
Gravitationslinse bekannt." Bei einem einzelnen extrem massereichen Schwarzen
Loch tritt ein extrem starker Linseneffekt nur auf, wenn ein Stern fast genau
auf der Sichtlinie hinter dem Schwarzen Loch liegt. Zwei extrem massereiche
Schwarze Löcher wirken wie zwei Linsen. Dadurch entsteht eine rautenförmige
Struktur, die als Kaustik bezeichnet wird. Sterne auf der Kaustik können eine
dramatische Vergrößerung erfahren.
"Die Wahrscheinlichkeit, dass Sternenlicht enorm verstärkt wird, ist bei
einem Binärsystem sehr viel höher als bei einem einzelnen Schwarzen Loch",
erklärt Bence Kocsis vom Fachbereich Physik der Universität Oxford und Koautor
der Studie. Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, dass Paare
Schwarzer Löcher dynamisch sind. Während sie einander unter dem Einfluss der
Schwerkraft umrunden, verlieren sie langsam Energie, indem sie
Gravitationswellen abstrahlen. Dadurch verringert sich der Abstand zwischen den
beiden Schwarzen Löchern mit der Zeit und ihre Umlaufbewegung beschleunigt sich
allmählich.
"Wenn sich das Binärsystem bewegt, dreht sich die Kaustik und verändert ihre
Form. Dabei überstreicht sie ein großes Volumen mit Sternen hinter den Schwarzen
Löchern. Befindet sich ein heller Stern in diesem Bereich, kann er jedes Mal,
wenn die Kaustik über ihn läuft, einen außergewöhnlich hellen Blitz erzeugen",
sagt Hanxi Wang, ein Doktorand in der Gruppe von Kocsis, der die Studie leitete.
"Dies führt zu einem wiederholten Aufblitzen des Sternenlichts – der klare und
unverwechselbare Fingerabdruck eines Paares extrem massereicher Schwarzer
Löcher."
Die Forscher zeigten, dass der Zeitpunkt und die Helligkeit dieses
Aufblitzens wertvolle Informationen über das Binärsystem Schwarzer Löcher
enthalten. Während sich die Schwarzen Löcher immer enger umlaufen, verändert die
Abstrahlung von Gravitationswellen die Struktur der Kaustik und moduliert sowohl
die Frequenz als auch die Helligkeit des Aufblitzens auf charakteristische Art
und Weise. Astronominnen und Astronomen könnten durch die Messung dieser
Fingerabdrücke wichtige Eigenschaften des Binärsystems ableiten, darunter die
Massen der Schwarzen Löcher und die Entwicklung ihrer Umlaufbahnen.
Die Forscher sind optimistisch, dass sich solche sich wiederholenden
Lichtblitze mit Himmelsdurchmusterungen – beispielsweise mit dem Vera C. Rubin
Observatory und dem Nancy Grace Roman Space Telescope – innerhalb der nächsten
Jahre beobachten lassen können. "Die Aussicht, einander umkreisende Paare extrem
massereicher Schwarzer Löcher noch Jahre vor der Inbetriebnahme zukünftiger
Gravitationswellen-Detektoren im Weltraum identifizieren zu können, ist äußerst
spannend", fasst Kocsis zusammen. "Dies öffnet die Tür zu echten
Multi-Messenger-Studien von Schwarzen Löchern und ermöglicht es uns, die
Gravitation und die Physik Schwarzer Löcher auf völlig neue Art und Weise zu
untersuchen."
Über die Studie berichten die Forscher in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Physical Review Letters erschienen ist.
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