Ein supermassives Schwarzes Loch in Bewegung
Dies ist der erste direkteBild eines schwarzen Lochs, veröffentlicht von Wissenschaftlern im April 2019. Das Bild zeigt einen hellen Ring, der als Lichtkrümmung in der intensiven Gravitation um dieses Schwarze Loch herum gebildet wird, das 6,5 Milliarden Mal massereicher ist als unsere Sonne. Dieses Schwarze Loch befindet sich im Zentrum der Galaxie M87, nur 55 MillionenLichtjahrevon der Erde. Die Galaxie J0437+2456 – die das neu entdeckte wandernde Schwarze Loch enthält – befindet sich viermal weiter, in einer Entfernung von 230 Millionen Lichtjahren von uns. Bild überZusammenarbeit mit dem Event Horizon-Teleskop.
Alles im Weltraum istziehen um. Aber Astronomen haben sich gefragt, ob es möglich wäre fürSupermassive Schwarze Löcher– die lichtverschlingenden Massen in den Zentren von Galaxien – sich relativ zu ihren Wirtsgalaxien bewegen. Bisher war die Antwortwahrscheinlich. Eine solche Bewegung wäre schwierig für Objekte, die so massiv sind wie supermassereiche Schwarze Löcher, die unsere Sonne um das Millionenfache überwiegen können. Nun zeigt eine neue Studie, die am 12. März 2021 veröffentlicht wurde, auf den bisher überzeugendsten Fall eines supermassiven Schwarzen Lochs in Bewegung. Das Schwarze Loch hat eine Masse von drei Millionen Sonnen. Es scheint sich mit einer Geschwindigkeit von 110.000 Meilen pro Stunde (177.000 km/h) in seiner Wirtsgalaxie J0437+2456 zu bewegen.
Was die Bewegung auslöst, ist noch nicht bekannt.
Diese Ergebnisse warenveröffentlichtin dempeer-reviewed Astrophysikalisches Journal. Leitender AstronomDominic Pesceam Harvard Smithsonian Center for Astrophysicssagte der Harvard Gazette:
Wir erwarten nicht, dass sich die Mehrheit der supermassiven Schwarzen Löcher bewegt; Sie sind normalerweise damit zufrieden, einfach nur herumzusitzen. Sie sind einfach so schwer, dass es schwer ist, sie zum Laufen zu bringen. Überlegen Sie, wie viel schwieriger es ist, eine Bowlingkugel in Bewegung zu setzen als einen Fußball zu treten, denn in diesem Fall hat die „Bowlingkugel“ mehrere Millionen Mal die Masse unserer Sonne. Das wird einen ziemlich mächtigen Kick erfordern.
Seit fünf Jahren untersuchen und vergleichen Pesce und seine Kollegen die Bewegungen von 10 Galaxien und der darin befindlichen supermassereichen Löcher. Pesce erklärte:
Wir fragten: Sind die Geschwindigkeiten der Schwarzen Löcher die gleichen wie die Geschwindigkeiten der Galaxien, in denen sie sich befinden? Wir erwarten, dass sie die gleiche Geschwindigkeit haben. Wenn dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass das Schwarze Loch gestört wurde.
Sie fanden heraus, dass neun von zehn Galaxien zentrale Schwarze Löcher haben, die tatsächlich in ihren jeweiligen Galaxien ruhen. Aber einer ist es nicht!
Dominic Pesce ist der Hauptautor der Studie, die herausfand, dass sich ein supermassereiches Schwarzes Loch in seiner Wirtsgalaxie bewegt. Bild überHarvard.
Was könnte das supermassereiche Schwarze Loch in der Galaxie J0437+2456 gestört haben, genug, um es in Bewegung zu setzen? Mit anderen Worten,warumist das zentrale Schwarze Loch dieser fernen Galaxie – befindet sich 230 MillionenLichtjahrevon uns – sich in seiner Galaxie bewegen? Teammitglied Jim Condon ist Radioastronom amNationales Radioastronomie-Observatorium. Ereine Möglichkeit erklärt:
Möglicherweise beobachten wir die Folgen der Verschmelzung zweier supermassereicher Schwarzer Löcher. Das Ergebnis einer solchen Verschmelzung kann dazu führen, dass das neugeborene Schwarze Loch zurückschreckt, und wir können es beobachten, wie es zurückspringt oder sich wieder beruhigt.
Aber das ist nicht die einzige Möglichkeit. Es könnte auch sein, dass diese Wissenschaftler eine gesuchte, aber selten beobachtete Situation einesbinärsupermassives Schwarzes Lochsystem, also nicht ein Schwarzes Loch, sondern zwei! Pesce kommentierte diese zweite Idee:
Trotz aller Erwartungen, dass es sie wirklich in Hülle und Fülle geben sollte, fiel es Wissenschaftlern schwer, eindeutige Beispiele für binäre supermassereiche Schwarze Löcher zu identifizieren. Was wir in der Galaxie J0437+2456 sehen könnten, ist eines der Schwarzen Löcher in einem solchen Paar, während das andere aufgrund seines Mangels an unseren Radiobeobachtungen verborgen bleibtmaserEmission.
Und es gibt noch eine dritte Möglichkeit. Das supermassive Schwarze Loch könnte herkommenEin weitererGalaxie, die gerade mit der Galaxie J0437+2456 verschmolzen ist. Obwohl wir jetzt das Schwarze Loch in der Galaxie J0437+2456 sehen, ist J0437+2456 möglicherweise nicht die Heimatgalaxie des Schwarzen Lochs.
Diese Astronomen forderten mehr Beobachtungen, um herauszufinden, was vor sich geht.
Galaxie J0437+2456 hat ein supermassereiches Schwarzes Loch in seinem Zentrum, das sich relativ zur Galaxie selbst mit einer Geschwindigkeit von etwa 110.000 Meilen pro Stunde (177.000 km/h) bewegt. Bild über Sloan Digital Sky Survey/Harvard-Zeitung.
Wie hat das Team seine Schlussfolgerungen gezogen? Siezuerst studiertdie Bewegungen der Galaxien mit einem Netzwerk von Radioteleskopen namensVLBI(Dies ist eine Abkürzung für Very Long Baseline Interferometry) sowie dieVLAin New Mexico (kurz für Karl G. Jansky Very Large Array). Wenn Sie viele weit auseinander liegende Teleskope anschließen, können Sie viel detaillierter (größer) beobachtenAuflösung, wie Astronomen sagen) als bei der Verwendung einzelner Teleskope.
Dieser Detaillierungsgrad ist für diese Beobachtungen erforderlich.
Supermassive Schwarze Löcher sind per Definition nicht sichtbar (daher ihr Name). Um diese Beobachtungen zu machen, müssen Astronomen also nicht auf die Löcher selbst schauen, sondern auf das, was um die Löcher herum passiert. Glücklicherweise sind supermassereiche Schwarze Löcher aufgrund ihrer enormen Schwerkraft von riesigenAkkretionsscheiben, in dem Material heftig um ein Schwarzes Loch wirbelt (in einer Weise, die an Wasser erinnert, das um einen Badewannenabfluss wirbelt). Während es wirbelt, sendet das Material Emissionen aus, die Astronomen mit irdischem aufnehmen könnenRadioteleskope. Also stimmte das Team die Teleskope auf ein bestimmtes Signal ab: das Signal, das von Wassermolekülen erwartet würde, die sich in der Akkretionsscheibe drehen und so genannte . bildenWassermaser.
Lesen Sie hier mehr über Maser und wie sie sich mit ihren nahen Verwandten, den Lasern, vergleichen.
Durch diese Beobachtungen fanden sie heraus, dass von den 10 untersuchten Galaxien neun Schwarze Löcher zu haben schienen, die in ihren jeweiligen Galaxien ruhten. Diejenige, die dies nicht tat – Galaxie J0437+2456 – war der Ausreißer. Das Team führte dann Nachbeobachtungen mit zwei anderen Teleskopen durch, um dieses Ergebnis zu bestätigen. Sie verwendeten das große Arecibo-Teleskop in Puerto Rico, um die Hauptbewegung dieser Galaxie zu messen, und das Gemini North-Teleskop auf Hawaii, um die Bewegung des Schwarzen Lochs zu messen. Sie bestätigten, dass die Galaxie J0437+2456 (der Name basiert auf ihren Koordinaten am Himmel) ein supermassereiches Schwarzes Loch zu haben scheint, das tatsächlich in Bewegung ist.
DieKarl G. Jansky Sehr großes Array, normalerweise VLA genannt, war eines der Observatorien, mit denen das Team die eine Galaxie in einer Stichprobe von 10 fand, die ein wanderndes supermassereiches Schwarzes Loch beherbergt. Bild über Theresa Wiegert.
Fazit: Astronomen haben gemessen, dass sich ein supermassereiches Schwarzes Loch in seiner Wirtsgalaxie bewegt.
Quelle: Ein rastloses supermassives Schwarzes Loch in der Galaxie J0437+2456
Quelle: Messung der eigentümlichen Bewegung supermassiver Schwarzer Löcher mit H2O-Megamasern