Galaxie NGC 6240. (NASA/ESA/Hubble Heritage Project/Hubble Collaboration/A. Evans) Unter den unzähligen Galaxien, die wir am Nachthimmel gesehen haben, zeichnete sich NGC 6240 schon immer durch ihre besondere Form und ungewöhnliche Infrarothelligkeit aus. Bisher wurde angenommen, dass es sich um das Ergebnis der Kollision zweier Galaxien handelt.
Schon 1983 , Astronomen berichteten über Hinweise auf einen doppelt aktiven Kern – zwei aktive supermassive Kerne Schwarze Löcher im Zentrum von NGC 6240. Jetzt haben Forscher zum ersten Mal Hinweise auf einen dritten Supermassiven gefunden schwarzes Loch .
Diese neue Entdeckung legt nahe, dass nicht zwei, sondern drei Galaxien im Prozess der Verschmelzung sind, wobei jede ihren eigenen supermassereichen galaktischen Kern eines Schwarzen Lochs mitbringt.
„Durch unsere Beobachtungen mit extrem hoher räumlicher Auflösung“ erklärt Astrophysiker Wolfram Kollatschny von der Universität Göttingen in Deutschland: „Wir konnten zeigen, dass das interagierende Galaxiensystem NGC 6240 nicht zwei – wie bisher angenommen –, sondern drei supermassereiche Schwarze Löcher in seinem Zentrum beherbergt.“
Seit 1983 wurden zahlreiche Studien der Galaxie durchgeführt und die Entdeckung zweier aktiver galaktischer Kerne im Herzen von NGC 6240 bestätigt, das im Flug des Photons 300 Millionen Lichtjahre entfernt liegt.
Da die supermassereichen Schwarzen Löcher jedoch so nahe beieinander liegen, ist ihre genaue Position im hellen Zentrum bislang unklar.
Kollatschny und sein Team nutzten die MUSE 3D-Spektrograph, der am acht Meter großen Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile montiert ist, um hochauflösende spektroskopische Beobachtungen der Galaxie durchzuführen.
Diese Bilder zeigten drei Knoten im Zentrum von NGC 6240 – eine nördliche Komponente und zwei südliche. Allerdings bedeutet die neue Erkenntnis nicht, dass die vorherige Forschung falsch war; Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass nur zwei der Schwarzen Löcher aktiv Materie ansammeln und das dritte inaktiv ist.
Jedes der supermassiven Schwarzen Löcher hat eine über 90 Millionen Sonnenmasse (das supermassereiche Schwarze Loch der Milchstraße, Sagittarius A*, hat 4 Millionen Sonnenmassen). Alle drei sind in einer Umlaufbahn in einem Gebiet mit einem Durchmesser von weniger als 1 Kiloparsec (3.260 Lichtjahre) gefangen und drehen sich langsam spiralförmig nach innen aufeinander zu. Und die beiden südlichen Schwarzen Löcher sind nur 198 Parsec (645 Lichtjahre) voneinander entfernt.
(Kollatschny et al., A&A, 2019)
„Eine solche Konzentration von drei supermassereichen Schwarzen Löchern wurde bisher im Universum noch nie entdeckt.“ sagte der Astrophysiker Peter Weilbacher des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam in Deutschland.
„Der vorliegende Fall liefert Beweise für einen gleichzeitigen Verschmelzungsprozess von drei Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern.“
Früher in diesem Jahr eine weitere Dreifachfusion wurde entdeckt , mit drei supermassiven Schwarzen Löchern, die sich gerade im Zentrum einer Galaxie namens SDSS J084905.51+111447.2 zusammenballen; aber dieses System hatte einen Abstand zwischen jedem Schwarzen-Loch-Paar von etwa 10 Kiloparsec.
Dass die Schwarzen Löcher im Zentrum von NGC 6240 näher beieinander liegen, bedeutet, dass sich NGC 6240 in einem späteren Stadium seiner Verschmelzung befindet, einem Prozess, der mehr als eine Milliarde Jahre dauert. Dieses fortgeschrittenere Stadium bedeutet auch, dass die Galaxie näher an dem ist, was man als Galaxie bezeichnet Letztes Parsec-Problem .
Wie wir bereits berichtet haben Laut theoretischer Modellierung werden die Schwarzen Löcher zweier verschmelzender Galaxien unaufhaltsam zusammengezogen, übertragen ihre Umlaufenergie auf das Gas und die Sterne um sie herum und kreisen so in einer immer engeren Spirale.
Wir wissen, dass Paare von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse irgendwann zusammenkommen und ein einziges Objekt bilden. Bei supermassiven Schwarzen Löchern gibt es ein theoretisches Problem.
Mit der Verkleinerung ihrer Umlaufbahn verringert sich auch der Raumbereich, in den sie Energie übertragen können. Wenn sie einen Parsec (etwa 3,2 Lichtjahre) voneinander entfernt sind, ist dieser Bereich des Weltraums theoretisch nicht mehr groß genug, um einen weiteren Orbitalzerfall zu unterstützen, sodass sie in einer stabilen binären Umlaufbahn bleiben – möglicherweise für Milliarden von Jahren. Dieses Gleichgewicht wird als „finales Parsec-Problem“ bezeichnet.
Dreifache Verschmelzungen könnten eine Lösung für dieses Problem sein, da das dritte Schwarze Loch den Objekten den zusätzlichen Kick geben könnte, den sie brauchen, um diese letzte Lücke zu schließen.
Natürlich werden die Schwarzen Löcher im Zentrum von NGC 6240 in absehbarer Zeit nicht annähernd an diesen letzten Parsec herankommen – es könnte noch ein oder zwei Milliarden Jahre dauern, und wer weiß, ob die Menschheit zu diesem Zeitpunkt überhaupt noch da sein wird.
Aber es wird erwartet, dass die Schwarzen Löcher produzieren Gravitationswellen . Wir können sie noch nicht erkennen, aber durch die Untersuchung solcher Systeme können wir möglicherweise herausfinden, wie wir sie mit zukünftigen Instrumenten erkennen können, und herausfinden, was bei diesem letzten Parsec passiert.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik .