Astronomen finden ein abtrünniges supermassives Schwarzes Loch, das von einer galaktischen Kollision herausgeschmissen wurde

Wenn Galaxien kollidieren, kann es zu allerlei Chaos kommen. Obwohl der Prozess Millionen von Jahren dauert, kann die Verschmelzung zweier Galaxien zu Supermassive Schwarze Löcher (SMBHs, die sich in ihren Zentren befinden) verschmelzen und werden noch größer. Es kann auch dazu führen, dass Sterne aus ihren Galaxien geworfen werden, sie senden und sogar ihre Planetensysteme in den Weltraum als „ Schurkenstars '.

Aber laut einer neuen Studie eines internationalen Astronomenteams scheint es, dass in einigen Fällen auch SMBHs nach einer Verschmelzung aus ihren Galaxien ausgeworfen werden könnten. Daten von verwenden Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA und anderen Teleskopen entdeckte das Team ein möglicherweise „abtrünniges supermassives Schwarzes Loch“, das sich von seiner Galaxie entfernt.

Laut der Studie des Teams – die in derAstrophysikalisches Journalunter dem Titel Ein potenziell rückstoßfähiges supermassives Schwarzes Loch, CXO J101527.2+625911 – das abtrünnige Schwarze Loch wurde in einer Entfernung von etwa 3,9 Milliarden Lichtjahren von der Erde entdeckt. Es scheint aus einer elliptischen Galaxie zu stammen und enthält das Äquivalent der 160-Millionen-fachen Masse unserer Sonne.

Hubble-Daten, die die beiden hellen Punkte nahe der Mitte der Galaxie zeigen. Bildnachweis: NASA/CXC/NRAO/D.-C.Kim/STScI

Das Team fand dieses Schwarze Loch, als es Tausende von Galaxien nach Hinweisen auf Schwarze Löcher durchsuchte, die Anzeichen von Bewegung zeigten. Dies bestand darin, die Daten des Chandra-Röntgenteleskops nach hellen Röntgenquellen zu durchsuchen – ein gemeinsames Merkmal schnell wachsender SMBHs –, die im Rahmen der Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Dann schauten sie sich die Hubble-Daten all dieser röntgenhellen Galaxien an, um zu sehen, ob sie zwei helle Peaks im Zentrum von irgendwelchen zeigen würden. Diese hellen Spitzen wären ein verräterischer Hinweis darauf, dass ein Paar supermassereicher Schwarzer Löcher vorhanden war oder dass sich ein rückstoßiges Schwarzes Loch vom Zentrum der Galaxie entfernt. Zuletzt untersuchten die Astronomen die SDSS-Spektraldaten, die zeigen, wie sich die Menge des optischen Lichts mit der Wellenlänge ändert.

Aus all dem fanden die Forscher ausnahmslos etwas, was sie für einen guten Kandidaten für ein abtrünniges Schwarzes Loch hielten. Mit den Hilfedaten aus dem SDSS und dem Keck-Teleskop auf Hawaii stellten sie fest, dass sich dieser Kandidat in der Nähe des Zentrums seiner Galaxie befand, jedoch sichtbar davon entfernt war. Sie stellten auch fest, dass sie eine andere Geschwindigkeit als die Galaxie hatte – Eigenschaften, die darauf hindeuteten, dass sie sich von selbst bewegte.

Das Bild unten, das aus Hubble-Daten erstellt wurde, zeigt die beiden hellen Punkte nahe dem Zentrum der Galaxie. Während sich der linke innerhalb des Zentrums befand, befand sich der rechte (der abtrünnige SMBH) etwa 3.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Zwischen den Röntgen- und optischen Daten deuteten alle Anzeichen darauf hin, dass es sich um ein Schwarzes Loch handelte, das aus seiner Galaxie geworfen wurde.

Die mit Chandra entdeckte helle Röntgenquelle (links) und Daten vom SDSS und dem Keck-Teleskop auf Hawaii. Bildnachweis: NASA/CXC/NRAO/D.-C.Kim/STScI

Was die Ursache dafür sein könnte, wagte das Team, dass das hintere Loch möglicherweise „zurückgeprallt“ ist, als zwei kleinere SMBHs kollidierten und zusammenführten. Diese Kollision hätte Gravitationswellen erzeugt, die das Schwarze Loch dann aus dem Zentrum der Galaxie hätten verdrängen können. Sie wagten außerdem, dass sich das Schwarze Loch durch die Kollision zweier kleinerer Schwarzer Löcher gebildet und in Bewegung gesetzt haben könnte.

Eine andere mögliche Erklärung ist, dass sich zwei SMBHs im Zentrum dieser Galaxie befinden, aber einer von ihnen keine nachweisbare Strahlung produziert – was bedeuten würde, dass er zu langsam wächst. Die Forscher bevorzugen jedoch die Erklärung, dass es sich bei dem, was sie beobachteten, um ein abtrünniges Schwarzes Loch handelte, da dies eher mit den Beweisen übereinstimmt. Ihre Studie zeigte beispielsweise Anzeichen dafür, dass die Wirtsgalaxie in ihren äußeren Regionen einige Störungen erfuhr.

Dies ist ein möglicher Hinweis darauf, dass die Verschmelzung der beiden Galaxien erst vor relativ kurzer Zeit stattgefunden hat. Da angenommen wird, dass SMBH-Verschmelzungen auftreten, wenn ihre Wirtsgalaxien verschmelzen, begünstigt dieser Vorbehalt die abtrünnige Theorie des Schwarzen Lochs. Darüber hinaus zeigten die Daten, dass sich in dieser Galaxie mit hoher Geschwindigkeit Sterne bildeten. Dies stimmt mit Computersimulationen überein, die vorhersagen, dass verschmelzende Galaxien eine erhöhte Sternentstehungsrate erfahren.

Aber natürlich sind zusätzliche Untersuchungen erforderlich, bevor irgendwelche Schlussfolgerungen gezogen werden können. In der Zwischenzeit dürften die Ergebnisse für Astronomen von besonderem Interesse sein. Diese Studie umfasst nicht nur ein wirklich seltenes Phänomen – ein SMBH, das sich in Bewegung befindet und nicht im Zentrum einer Galaxie ruht –, sondern die damit verbundenen einzigartigen Eigenschaften könnten uns helfen, mehr über diese seltenen und rätselhaften Merkmale zu erfahren.

Nachweis einer ungewöhnlich hellen Röntgenstrahlung von Sagittarius A*, einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße. Bildnachweis: NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva et al.

Zum einen könnte die Untersuchung von SMBHs mehr über die Geschwindigkeit und Richtung des Spins dieser rätselhaften Objekte aufdecken, bevor sie verschmelzen. Daraus könnten Astronomen besser vorhersagen, wann und wo SMBHs verschmelzen. Die Untersuchung der Geschwindigkeit zurückschlagender Schwarzer Löcher könnte auch zusätzliche Informationen über Gravitationswellen liefern, die zusätzliche Geheimnisse über die Natur der Raumzeit enthüllen könnten.

Und vor allem ist es eine Gelegenheit, einige ziemlich erstaunliche Kräfte am Werk zu sehen, wenn Sie Zeuge eines abtrünnigen Schwarzen Lochs werden. Vorausgesetzt, die Beobachtungen stimmen, wird es zweifellos Folgeuntersuchungen geben, die darauf abzielen, zu sehen, wohin das SMBH unterwegs ist und welche Auswirkungen es auf die kosmische Umgebung hat.

Wissenschaftler sind seit den 1970er Jahren der Meinung, dass die meisten Galaxien SMBHs in ihrem Zentrum haben. In den folgenden Jahren und Jahrzehnten bestätigte die Forschung die Anwesenheit von Schwarzen Löchern nicht nur im Zentrum unserer Galaxie – Schütze A* – aber im Zentrum fast aller bekannten massereichen Galaxien. Mit Massen von Hunderttausenden bis Milliarden Sonnenmassen üben diese Objekte einen starken Einfluss auf ihre jeweiligen Galaxien aus.

Genießen Sie dieses Video mit freundlicher Genehmigung des Chandra X-Ray Observatory:

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