2 supermassereiche Schwarze Löcher wurden in der steilsten Umlaufbahn, die wir je gesehen haben, abgeschaltet

Der Tanz des Todes findet im Herzen einer Galaxie im fernen Universum statt.

Etwa 10 Milliarden Lichtjahre entfernt, zwei supermassive Schwarze Löcher Sie sind in einer so engen Umlaufbahn gefangen, dass sie miteinander kollidieren und in der relativ kurzen Zeit von nur 10.000 Jahren ein viel größeres Schwarzes Loch bilden.

Dies entspricht einer Umlaufbahnentfernung von nur 0,03 Lichtjahren, etwa dem 50-fachen der durchschnittlichen Entfernung zwischen Sonne und Pluto. Sie bewegen sich jedoch so schnell, dass es auf der Erde nur zwei Jahre dauert, bis die beiden Objekte eine binäre Umlaufbahn abgeschlossen haben, verglichen mit 248 Jahren für Pluto.

Es gibt viele Gründe, warum Supermassereiche Schwarze Löcher für Astronomen interessant sind.

Supermassereiche Schwarze Löcher befinden sich in den Zentren der meisten Galaxien, den Kernen, um die alles andere kreist. Wenn zwei Galaxien zusammen gefunden werden, zeigt dies an, dass zwei Galaxien zusammengekommen sind.

Wir wissen, dass dieser Prozess stattfindet, also kann uns die Suche nach einem massiven Schwarzen-Loch-Binärsystem sagen, wie es in der Endphase aussieht.

Supermassive Schwarze-Loch-Binärdateien können uns auch etwas darüber sagen, wie diese massiven Objekte – Millionen- bis Milliarden Sonnenmassen – so unglaublich massiv werden können.

Eine Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher ist eine Möglichkeit, wie dieses Wachstum stattfinden kann. Die Suche nach supermassereichen Schwarzen Löchern wird uns helfen zu verstehen, ob dies ein gemeinsamer Weg für dieses Wachstum ist, und kann zu einer genaueren Modellierung führen.

Das fragliche Objekt ist ein Quasar namens PKS 2131-021. Dies sind die Galaxien, in denen der Galaxienkern aktiv ist; Das heißt, ein supermassereiches Schwarzes Loch gewinnt Materie mit extremer Geschwindigkeit und glüht vor Hitze durch Reibung und Schwerkraft in der Materie, die den Kern umkreist.

Einige Quasare schießen Plasmastrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aus den Polarregionen des Schwarzen Lochs, die entlang der Magnetfeldlinien um die Außenseite des Objekts fließen und diese beschleunigen. PKS 2131 ist ein Quasar, der einen Strahl auf die Erde schießt, was ihn zu dem macht, was wir einen Blazar nennen.

Ein Team von Astronomen, das Helligkeitsunterschiede in Quasaren untersuchte, bemerkte etwas Seltsames am hochfrequenten Blazar-Strahl PKS 2131 und fand die gleiche Signatur in Daten, die 2008 gesammelt wurden. Sie schienen auf regelmäßigen Zeitskalen zu oszillieren, wobei ihre Helligkeit mit einer nahezu perfekten Sinuswelle oszilliert Niemals in einem Quasar gesehen.

„PKS 2131 änderte sich nicht nur periodisch, sondern sinusförmig“, Astronom Tony Redhead sagte Caltech. „Das bedeutet, dass es ein Muster gibt, das wir im Laufe der Zeit kontinuierlich verfolgen können.“

Der Weg scheint beendet zu sein, als nur noch zwei weitere Gipfel in den Archivdaten gefunden wurden, einer im Jahr 2005 und der andere im Jahr 1981. Aber dann, im Jahr 2021, weckte das Projekt das Interesse der Astronomin Sandra O’Neill vom Caltech. Sie und ein Forscherteam besuchten erneut Datenarchive, um zu sehen, wie lange sie dieses seltsame Muster verfolgen konnten.

Sie haben Paydirt getroffen. In Daten des Haystack Observatory, die zwischen 1975 und 1983 gemacht wurden, tauchte ein weiteres Muster auf, das mit dem Zeitpunkt der übrigen Beobachtungen übereinstimmte.

„Als wir feststellten, dass die kürzlich entdeckten Spitzen und Täler der Lichtkurve mit den zwischen 1975 und 1983 beobachteten Spitzen und Tälern übereinstimmten, wussten wir, dass etwas ganz Besonderes vor sich ging.“ sagte O’Neill.

Laut der Analyse des Teams werden die regelmäßigen „Glockenspiele“ des Signals durch die Orbitalbewegung der beiden Schwarzen Löcher erzeugt. Während sie sich in zweijährigen Zeitskalen umkreisen, wird das Radiolicht aufgrund der Orbitalbewegung des Flugzeugs dunkler und heller, was eine lichtverstärkende Dopplerverschiebung verursacht, wenn sich das Schwarze Loch auf uns zubewegt.

Archivdaten zeigen, dass diese Sinuswelle ab 1976 acht Jahre lang kontinuierlich beobachtet werden konnte, danach verschwand sie für 20 Jahre. Dies könnte auf eine Änderung oder Unterbrechung der Materialversorgung des supermassereichen Schwarzen Lochs zurückzuführen sein. Nach 20 Jahren, sagten die Forscher, sei das Muster wieder aufgetaucht und habe sich seitdem fortgesetzt, etwa 17 Jahre lang.

Ein anderes ähnliches System, ABl. 287, legt nahe, dass die Auslegung korrekt ist. Dieser Blazar enthält zwei fast massereiche Schwarze Löcher, die sich alle 12 Jahre im Abstand von etwa einem Drittel eines Lichtjahres umkreisen. Es zeigt auch Schwankungen in der Funkhelligkeit, wenn auch unregelmäßig und ohne die Sinuskurve.

Obwohl wir die eventuelle Verschmelzung supermassiver Schwarzer Löcher in PKS 2131 nicht sehen werden, könnte es uns zeigen, wie wir nach ähnlichen Systemen suchen können. Dies wiederum könnte uns dem Verständnis näher bringen, wie diese massiven Kollisionen auftreten.

Die Suche wurde veröffentlicht in Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.