Künstlerisches Konzept eines SMBH mit zwei kleineren Schwarzen Löchern, eingebettet in eine Gasscheibe. (Caltech/R. Hurt/IPAC) Zum ersten Mal haben Astronomen einen Lichtblitz aus der Kollision zweier Planeten gesehen Schwarze Löcher .
Die Objekte trafen aufeinander und verschmolzen 7,5 Milliarden Lichtjahre entfernt in einem Wirbel aus heißer, wirbelnder Materie, die ein größeres, supermassereiches Objekt umkreiste schwarzes Loch .
Dieser Strudel wird Akkretionsscheibe genannt und umkreist den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs – den Punkt, ab dem die Schwerkraft so stark ist, dass nicht einmal Licht mehr entkommen kann.
Deshalb haben Wissenschaftler noch nie gesehen, wie zwei Schwarze Löcher kollidierten. In Abwesenheit von Licht können sie solche Verschmelzungen nur erkennen, indem sie sie erkennen Gravitationswellen – Wellen in der Raumzeit, die durch Kollisionen massiver Objekte entstehen.
(ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser; Business Insider)
Über: Künstlerische Darstellung eines schnell rotierenden supermassiven Schwarzen Lochs, umgeben von einer Akkretionsscheibe. Die Hauptmerkmale von Schwarzen Löchern sind rot markiert.
Albert Einstein hatte das Phänomen zuerst vorhergesagt, aber er glaubte nicht, dass Gravitationswellen jemals entdeckt werden würden. Sie schienen zu schwach, um bei all dem Lärm und den Vibrationen auf der Erde zu landen.
100 Jahre lang schien es, als hätte Einstein recht. Doch im Jahr 2015 entdeckten zwei Maschinen in Washington und Louisiana sie erste Gravitationswellen : Signale der Verschmelzung zweier etwa 1,3 Milliarden Lichtjahre entfernter Schwarzer Löcher.
Die Entdeckung eröffnete ein neues Gebiet der Astronomie und brachte ein Nobelpreis für Physik für Forscher, die bei der Konzeption des Projekts mit dem Namen Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mitgewirkt haben.
Jetzt haben Wissenschaftler zum ersten Mal eine von LIGO entdeckte Kollision eines Schwarzen Lochs mit einem Lichtausbruch in Verbindung gebracht – etwas, das zuvor unmöglich schien, da Schwarze Löcher kein Licht aussenden.
(NSF)
Über: Eine Animation zeigt, wie zwei Schwarze Löcher zu einem großen Schwarzen Loch verschmelzen.
Die Forscher gehen davon aus, dass nach der Verschmelzung der beiden Schwarzen Löcher die Kraft der Kollision das neu gebildete Schwarze Loch durch das Gas der Akkretionsscheibe um das größere Schwarze Loch schleuderte.
„Es ist die Reaktion des Gases auf dieses rasende Geschoss, die einen hellen Aufflackern erzeugt, der mit Teleskopen sichtbar ist“, sagte Barry McKernan, ein Astronom im Team des California Institute of Technology, das das Licht einfing, in einer Pressemitteilung.
Die Forscher veröffentlicht ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Briefe zur körperlichen Untersuchung am Donnerstag. Sie gehen davon aus, dass es in ein paar Jahren einen weiteren Ausbruch desselben Schwarzen Lochs geben wird, wenn dieser voraussichtlich wieder in die Akkretionsscheibe des supermassereichen Schwarzen Lochs eintritt.
„Die Suche nach solchen Fackeln ist deshalb so wichtig, weil sie bei astrophysikalischen und kosmologischen Fragen enorm hilfreich ist.“ „Wenn wir dies noch einmal tun und Licht aus der Verschmelzung anderer Schwarzer Löcher entdecken können, können wir die Heimat dieser Schwarzen Löcher ausfindig machen und mehr über ihre Ursprünge erfahren“, so der Co-Autor der Studie, Mansi Kasliwal, Assistenzprofessor für Astronomie am Caltech , heißt es in der Pressemitteilung.
Ein „spektakulärer“ Flare fiel mit den Gravitationswellen zusammen
Sowohl LIGO, das aus zwei Gravitationswellendetektoren in den USA besteht, als auch sein italienisches Gegenstück Virgo spürten im Mai 2019 die Störungen in Raum und Zeit.
Nur wenige Tage später beobachteten Teleskope am Palomar-Observatorium in der Nähe von San Diego einen hellen Lichtblitz, der von derselben Stelle im Kosmos ausging.
Als die Caltech-Forscher später Archivaufnahmen dieser Himmelsregion durchsahen, entdeckten sie den Ausbruch. Das Licht war über einen Monat lang langsam verblasst. Der Zeitplan und der Ort stimmten mit den Beobachtungen von LIGO überein.
„Dieses supermassereiche Schwarze Loch brodelte jahrelang vor diesem abrupteren Ausbruch“, sagte Matthew Graham, Professor für Astronomie am Caltech und Hauptautor der Studie, in der Pressemitteilung.
„In unserer Studie kommen wir zu dem Schluss, dass der Flare wahrscheinlich das Ergebnis einer Verschmelzung von Schwarzen Löchern ist, aber wir können andere Möglichkeiten nicht vollständig ausschließen.“
Die Forscher schlossen jedoch die Möglichkeit aus, dass dieses Licht von routinemäßigen Explosionen in der Akkretionsscheibe des supermassiven Schwarzen Lochs stammte. Das liegt daran, dass die Scheibe in den 15 Jahren vor diesem jüngsten Ausbruch relativ ruhig war.
„Supermassereiche Schwarze Löcher wie dieses haben ständig Fackeln.“ „Es sind keine stillen Objekte, aber der Zeitpunkt, die Größe und der Ort dieses Flares waren spektakulär“, sagte Kasliwal.
(NASA Goddard)
Über: Diese Supercomputer-Simulation zeigt eines der heftigsten Ereignisse im Universum: Ein Paar Neutronensterne kollidiert, verschmelzt und bildet ein Schwarzes Loch.
Wie LIGO kollidierende Schwarze Löcher erkennt
Sowohl das LIGO-Experiment als auch das Virgo-Experiment bestehen aus zwei 2,5 Meilen (4 Kilometer) langen Armen.
Der Detektor schießt einen Laserstrahl aus und teilt ihn in zwei Teile. Einer dieser geteilten Strahlen wird durch ein 2,5 Meilen langes Rohr geschickt, während der andere durch das identische, senkrechte Rohr geht.
Die Strahlen werden von Spiegeln reflektiert und laufen dann in der Nähe des Strahlteilers wieder zusammen. Wenn alles still ist, kehren die Lichtwellen mit gleicher Länge zurück und richten sich so aus, dass sie sich gegenseitig zum Detektor aufheben.
Aber wenn a Gravitationswelle Trifft es auf die Erde, verzerrt es die Raumzeit – wodurch eine Röhre kurzzeitig länger und die andere kürzer wird. Diese rhythmische Dehnungs- und Quetschverzerrung setzt sich fort, bis die Welle vorbei ist. Wenn das passiert, konvergieren die beiden Lichtwellen nicht auf gleicher Länge und neutralisieren sich also nicht gegenseitig. Dies führt dazu, dass der Detektor einige Lichtblitze aufzeichnet.
Die Messung dieser Helligkeitsänderungen ermöglicht es den Physikern somit, Gravitationswellen zu erkennen und zu beobachten, die die Erde durchdringen.
So haben die Observatorien das entdeckt Verschmelzung zweier Neutronensterne im Oktober 2017, sowie was ihrer Meinung nach war Ein Schwarzes Loch, das einen Neutronenstern verschluckt im August 2019. Insgesamt haben die Observatorien mehr als 30 Mal wahrscheinliche Gravitationswellen entdeckt.
Ein neues Gravitationswellen-Observatorium wird mehr Teleskopen dabei helfen, heftige Weltraumkollisionen zu erkennen
Wissenschaftler erwarten in den kommenden Jahren weitere Entdeckungen wie diese, nachdem ein neues Gravitationswellen-Observatorium namens Kamioka Gravitational-wave Detector (KAGRA) in Betrieb genommen wird.
Mit Hilfe von KAGRA wollen LIGO- und Virgo-Wissenschaftler den Ort massiver Kollisionen mit dreimal höherer Genauigkeit eingrenzen. Das würde es für Teleskope viel einfacher machen, die für Gravitationswellen verantwortlichen Kollisionen zu bestätigen – und das von ihnen emittierte Licht zu erkennen.
Das neue globale Netzwerk könnte letztendlich 100 Kollisionen pro Jahr erkennen, Vicky Kalogera , ein Astrophysiker an der Northwestern University und LIGO, vorher sagte Business Insider.
Da das wachsende globale Gravitationswellennetzwerk immer mehr Kollisionen mit zunehmender Präzision erkennt, werden Wissenschaftler in der Lage sein, mehr über die Natur dieser massiven Verschmelzungen zu erfahren.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Geschäftseingeweihter .
Mehr von Business Insider:
- Käufer, die 100.000 US-Dollar verdienen, wenden sich angesichts der steigenden Inflation an Dollar-Läden, sagt der CEO von Dollar General
- Donald Trump gab privat zu, dass er die Wahl 2020 verloren hatte, während er öffentlich behauptete, sie sei gestohlen worden, heißt es in einem Buch
- China profitiert von LNG-Verkäufen nach Europa, da einige Händler nicht-russische Ladungen zu hohen Preisen weiterverkaufen und gleichzeitig ihre Lagerbestände mit billigem russischen Treibstoff auffüllen
- Der NASA-Chef sagt, dass alle Elon Musks SpaceX „gekackt“ haben, als es gegen Boeing antrat, aber es hat tatsächlich mehr erreicht als sein Rivale
- Die zum Rückzug in der Ukraine gezwungenen russischen Truppen sollten Elitetruppen sein, die hart genug sind, um gegen die NATO zu kämpfen, sagen britische Geheimdienste