Sprechen Sie über eine harte Nachbarschaft! Selbst Schwarze Löcher sind in der Galaxie CID-42, die sich etwa 4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, nicht willkommen. Astronomen, die das Chandra-Röntgenobservatorium verwenden, haben starke Beweise dafür gefunden, dass ein massereiches Schwarzes Loch aus dieser Galaxie ausgestoßen wird, das sich mit einer Geschwindigkeit von mehreren Millionen Kilometern pro Stunde fortbewegt. Dieses Phänomen, das als rückstoßartiges Schwarzes Loch bekannt ist, geschieht aufgrund eines Gravitationswellen-„Kicks“ aus der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher.
Obwohl dieses Ereignis wahrscheinlich selten ist, könnte es bedeuten, dass riesige Schwarze Löcher unentdeckt in den weiten Räumen zwischen den Galaxien herumstreifen.
„Diese Schwarzen Löcher wären für uns unsichtbar“, sagt Laura Blecha vom Harvard Center for Astrophysics, Co-Autorin einer neuen Studie, „weil sie das gesamte Gas um sie herum verbraucht haben, nachdem sie aus ihrer Heimatgalaxie geschleudert wurden.“
Frühere Blicke auf CID-42 entdeckten eine helle Röntgenquelle, die wahrscheinlich durch überhitztes Material um ein oder mehrere supermassive Schwarze Löcher herum verursacht wurde. Astronomen konnten jedoch nicht unterscheiden, ob die Röntgenstrahlen von einer oder beiden optischen Quellen stammten, da Chandra nicht direkt auf CID-42 gerichtet war, was eine weniger scharfe Röntgenquelle als üblich ergab.
Die neuen Daten helfen zu verdeutlichen, dass Röntgenstrahlen nur von einer der Quellen stammten. Das Team glaubt, dass bei der Kollision zweier Galaxien auch die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum jeder Galaxie kollidierten. Die beiden Schwarzen Löcher verschmolzen dann zu einem einzigen Schwarzen Loch, das von den durch die Kollision erzeugten Gravitationswellen zurückprallte, was dem neu verschmolzenen Schwarzen Loch einen ausreichend großen Stoß gab, damit es schließlich aus der Galaxie entkommen konnte.
„Es ist kaum zu glauben, dass ein supermassives Schwarzes Loch mit einem Millionenfachen der Sonnenmasse überhaupt bewegt, geschweige denn mit enormer Geschwindigkeit aus einer Galaxie geschleudert werden kann“, sagt Francesca Civano vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA .). ), der die neue Studie leitete. „Aber diese neuen Daten unterstützen die Idee, dass Gravitationswellen – Wellen im Raumgefüge, die zuerst von Albert Einstein vorhergesagt, aber nie direkt entdeckt wurden – eine extrem starke Kraft ausüben können.“
Vor fast einem Jahrhundert formulierte Albert Einstein die modernen Gleichungen – die allgemeine Relativitätstheorie – die zur Beschreibung der Gravitation verwendet werden.
„Einsteins Gleichungen sind so kompliziert, dass wir sie noch vor wenigen Jahren für ein relativ einfaches System aus zwei Schwarzen Löchern in einer begrenzten Umlaufbahn genau lösen konnten“, sagt Co-Autor Avi Loeb vom Harvard Center for Astrophysics. „Ein solches System entsteht auf natürliche Weise durch die Verschmelzung zweier Galaxien, von denen jede ein einzelnes Schwarzes Loch in ihrem Zentrum beherbergt. Die exakte Lösung der Einsteinschen Gleichungen, die mit ausgeklügelten Computeralgorithmen erhalten wurde, zeigt, dass die beiden Schwarzen Löcher zu einem einzigen Schwarzen Loch verschmelzen, das aufgrund der gerichteten Emission von Gravitationswellen, die als die austretende Substanz dienen, wie eine Rakete in eine bevorzugte Richtung geschleudert wird aus dem Raketenauspuff.“
Wenn CID-42 tatsächlich durch diesen Mechanismus erzeugt wurde, bietet es die erste Beobachtungsvalidierung von Einsteins Gleichungen im unerforschten Regime der dynamischen starken Gravitation, die für Gravitationswellen-Kicks verantwortlich ist.
Zusätzliche Daten der bodengestützten Magellan- und Very Large Telescopes in Chile lieferten ein Spektrum, das darauf hindeutet, dass sich die beiden Quellen in CID-42 mit einer Geschwindigkeit von mindestens 5 Millionen Kilometern pro Stunde (3 Millionen Meilen pro Stunde) auseinander bewegen.
Es gibt zwei andere mögliche Erklärungen für das, was in CID-42 passiert. Eine würde eine Begegnung zwischen drei supermassiven Schwarzen Löchern beinhalten, was dazu führt, dass das leichteste ausgestoßen wird. Eine andere Idee ist, dass CID-42 zwei supermassive Schwarze Löcher enthält, die sich spiralförmig aufeinander zu bewegen, anstatt sich schnell zu entfernen.
Beide alternativen Erklärungen würden erfordern, dass mindestens eines der supermassiven Schwarzen Löcher stark verdeckt ist, da nur eine helle Röntgenquelle beobachtet wird. Somit unterstützen die Chandra-Daten die Idee eines Schwarzen Lochs, das aufgrund von Gravitationswellen zurückprallt.
Diese Ergebnisse werden in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 10. Juni erscheinen.
Lesen Sie die Unterlagen des Teams:
Chandra Hochauflösende Beobachtungen von CID-42, einem Kandidat für das zurückschlagende SMBH
Einschränkungen der Natur von CID-42: Rückstoß oder supermassives Schwarzes Lochpaar?
