Bonner Astrophysiker begleiten zwei Schwarze Löcher auf dem Weg zur Verschmelzung

In 325 Millionen Lichtjahren Entfernung hat sich ein ungewöhnliches Paar gefunden: Angezogen von ihren gigantischen Kräften sind zwei Schwarze Löcher unentrinnbar miteinander verbunden und jagen mit einer Geschwindigkeit von 1.200 Kilometern pro Sekunde dahin. Das düstere Schicksal der beiden steht jetzt schon fest: Irgendwann in ferner Zukunft werden die umeinander rotierenden Giganten miteinander verschmelzen. Das haben Wissenschaftler einer Emmy Noether-Gruppe der Universität Bonn mit Hilfe des NASA-Röntgensatelliten CHANDRA herausgefunden. Ihre Ergebnisse werden in der nächsten Ausgabe von „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

„Die beiden Schwarzen Löcher im Galaxienhaufen ’Abell 400’ sind bereits seit geraumer Zeit durch die Radiowellen bekannt“, erzählt Dr. Thomas Reiprich, Leiter der Emmy Noether-Gruppe, „Mit dem Röntgensatelliten CHANDRA konnten wir jetzt endlich unsere Vermutung beweisen, dass sie durch die Schwerkraft aneinander gefesselt sind und irgendwann verschmelzen werden.“

Vereinigung der Giganten

Der Verschmelzungsprozess der Schwarzen Löcher wird jedoch frühestens in einigen Millionen Jahren stattfinden. Die beiden stehen also erst am Anfang einer langen „Beziehung“, die aus drei Phasen besteht: Zunächst entsteht durch die Rotation „dynamische Reibung“; es geht Energie verloren und die beiden Schwarzen Löcher rücken näher aneinander. In der zweiten Phase, dem so genannten „Drei-Körper-Prozess“, wird ein Stern angezogen, auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht und schließlich wieder „herausgekickt“ – er entzieht dem System dabei weitere Energie. Im dritten und letzten Kapitel des Beziehungsdramas schließlich werden starke Gravitationswellen frei, die aus Sicht eines Beobachters die Raumzeit stauchen und strecken: Weitere Energie geht verloren und es kommt zum Verschmelzungsprozess.

Ein Galaxienhaufen besteht aus Galaxien und sehr massivem, heißem Gas, das im Zentrum am dichtesten ist. „CHANDRA misst mit einer bisher unerreichten räumlichen Auflösung die Röntgenstrahlung, die von dem Gas ausgeht. Und diese verrät uns Temperatur, Dichte und Druck des Gases“, erklärt der US-Amerikaner Dr. Daniel Hudson, der mit Hilfe von Dr. Reiprich und den amerikanischen Wissenschaftlern Tracy Clark und Craig Sarazin seine Forschungsergebnisse in der kommenden Ausgabe von „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht: Hudson konnte beweisen, dass das Gas relativ zur Bewegungsrichtung der Schwarzen Löcher strömt, ähnlich den Wellen hinter einem Schiff – die Schwarzen Löcher bewegen sich also zusammen in eine Richtung.

Direkt vor den Schwarzen Löchern befindet sich ein so genannter „Hot Spot“; hier ist die Temperatur des Gases am höchsten. „Vergleichen wir die Temperatur im Hot Spot mit der in der sonstigen Umgebung der Schwarzen Löcher, können wir daraus ihre Geschwindigkeit berechnen“, erklärt Dr. Hudson. Ergebnis: Die Giganten rasen mit 1.200 Kilometern pro Sekunde durch „Abell 400“.

Kontakt:
Dr. Thomas H. Reiprich
Argelander Institut für Anstronomie
Telefon: 0228/73-3642
E-mail: reiprich@astro.uni-bonn.de

Dr. Daniel S. Hudson
Argelander Institut für Astronomie
Telefon: 0228/73-6788
E-mail: dhudson@astro.uni-bonn.de