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 APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
25.05.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie
23.05.2018 | Universität Wien

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics