Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwarzes Loch mit Gravitationsantrieb

30.04.2008
Forscher beobachten, wie ein Schwerkraftmonster aus einer Galaxie fliegt

Es klingt ein wenig wie Sciencefiction: Zwei schwarze Löcher im Herzen einer Galaxie verschmelzen miteinander und erzeugen Gravitationswellen, die das so entstandene superschwere schwarze Loch aus der Galaxie herauskatapultieren. Vor ein paar Jahren haben Theoretiker ein solch spektakuläres Szenario am Computer simuliert. Jetzt hat ein Team um Stefanie Komossa vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) eine derartige "Gravitationsrakete" tatsächlich aufgespürt - mit weitreichenden Folgen für unser Verständnis der Galaxienentstehung und -entwicklung im frühen Universum (Astrophysical Journal Letters, 10. Mai 2008).


Geschoss aus dem Kern: Erstmals haben Forscher ein supermassives schwarzes Loch beobachtet, das - durch Gravitationswellen angetrieben - seine Muttergalaxie verlässt. Die Illustration zeigt dieses Szenario. Bild: MPE/HST-Archiv

Der Fund der Max-Planck-Wissenschaftler belegt erstmals eines dieser extremen Ereignisse, die bisher nur in Supercomputern simuliert wurden. Danach, so die Theorie, breiten sich beim Verschmelzen zweier schwarzer Löcher enorme Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit aus. Da die Wellen bevorzugt in eine Richtung ausgesandt werden, erhält das schwarze Loch selbst einen Rückstoß. Das ähnelt dem Vorgang beim Abschießen eines Gewehrs oder beim Start einer Rakete. Dadurch verharrt das schwarze Loch nicht länger im Kern des Milchstraßensystems, sondern beginnt zu wandern. Erreicht es eine bestimmte Geschwindigkeit, verlässt es schließlich seine Muttergalaxie.

Den Astrophysikern fiel das schwarze Loch im Sloan-Himmelsatlas durch seine sehr hohe Geschwindigkeit auf: Das Gas um das schwarze Loch zeigte im Spektrum stark verschobene Linien. Daraus schlossen die Forscher, dass sich das kosmische Schwergewicht - es enthält einige 100 Millionen Sonnenmassen - mit einem Tempo von knapp 3000 Kilometern pro Sekunde bewegt. Zum Vergleich: Würde man in München mit dieser Geschwindigkeit starten, hätte man innerhalb von weniger als einer Sekunde Afrika erreicht. Die ungeheure Stärke dieses Rückstoßes katapultierte das schwarze Loch aus seiner Muttergalaxie heraus.

... mehr zu:
»Galaxie »Gravitationswelle

Neben den Spektrallinien von Gas, das an das schwarze Loch gebunden ist, fielen auch ungewöhnlich schmale Linien aus der Galaxie selbst auf - sie stammen von Materie, die dort zurückgelassen wurde: Dieses Gas ist nicht an das schwarze Loch gekoppelt, wird aber von dessen Akkretionsscheibe beleuchtet, also von dem Strudel um diese Gravitationsfalle.

Wird ein schwarzes Loch aus dem Kern einer Galaxie gestoßen, nimmt es die direkt umgebende Materie bis auf einen geringen Rest mit und findet damit noch für viele Millionen Jahre "Nahrung". Es saugt weiterhin Gas aus der Scheibe auf, und dieses Gas leuchtet im Röntgenlicht. Tatsächlich hat das Team um Stefanie Komossa auch den Röntgenschein um das zehn Milliarden Lichtjahre entfernte schwarze Loch entdeckt: Die Himmelsregion wurde zufällig durch den Satelliten ROSAT erfasst; ganz am Rand des Gesichtsfelds lag eine Röntgenquelle, deren Position mit jener der fernen Galaxie übereinstimmt.

Gekräuselte Raumzeit

Astrophysiker interessieren sich stark für Gravitationswellen und ihre Effekte. Denn diese von Albert Einstein vorausgesagten Wellen zählen zu den energiereichsten Prozessen im Universum. Sie kräuseln die Struktur der Raumzeit wie ein in den See geworfener Stein die Wasseroberfläche. Im Jahr 2006 verschmolzen die Forscher erstmals in Computersimulationen schwarze Löcher und berechneten die dabei entstehenden Gravitationswellen-Signale.

Ein Jahr später gelang ein weiterer Durchbruch: Supercomputer wiesen die ungeheure Stärke des Rückstoßes beim Verschmelzen zweier schwarzer Löcher nach. Die Ergebnisse des Teams um Komossa bedeuten nun einen weiteren Meilenstein der Gravitationswellen-Forschung, da sie den bisher nur simulierten "Raketeneffekt der Gravitation" durch reale Beobachtungen bestätigen.

Zudem beweist die jüngste Entdeckung indirekt, dass schwarze Löcher tatsächlich miteinander verschmelzen. Auch für diesen theoretisch postulierten Prozess gab es bisher keine eindeutigen Belege. Aus der Beobachtung folgt außerdem, dass es Galaxien ohne schwarze Löcher in den Kernen geben muss - und auf der anderen Seite intergalaktische schwarze Löcher existieren, die auf alle Ewigkeit im Raum zwischen den Galaxien treiben.

Das wirft neue Fragen für die Forschung auf: Bildeten und formierten sich Galaxien und schwarze Löcher in der Frühphase des Universums gemeinsam? Oder gab es eine Population von Galaxien, die ihrer schwarzen Löcher im Kern beraubt wurden? Wie entwickelten sich diese Galaxien dann weiter?

In engem Wechselspiel zwischen Theorie und Beobachtung wollen die Astrophysiker jetzt diese Fragen klären. Unter anderem sollen verschiedene Detektoren auf dem Erdboden und im Weltraum, darunter das derzeit im Bau befindliche Weltraum-Interferometer LISA, in naher Zukunft auf die Fährte der Gravitationswellen angesetzt werden. Für diese weitergehenden Untersuchungen sind die Erkenntnisse des Max-Planck-Teams wichtig.

Originalveröffentlichung:

Komossa, S., Zhou, H., Lu, H.
A recoiling supermassive black hole in the quasar SDSSJ092712.65+294344.0?
Astrophysical Journal Letters, , Vol. 678, L81, 2008 (erscheint am 10. Mai 2008)

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Galaxie Gravitationswelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie