Astronomen haben zwei supermassive Schwarze Löcher entdeckt, die sehr nahe beieinander liegen

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Zwei supermassive Schwarze Löcher wurden dabei beobachtet, wie sie sich von kosmischer Materie ernährten, wenn zwei Galaxien im fernen Weltraum verschmelzen – die engsten Kollisionen von Schwarzen Löchern, die Astronomen jemals beobachtet haben.

Astronomen entdeckten das Paar, als sie mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array of Telescopes (ALMA) in der Atacama-Wüste im Norden Chiles zwei verschmolzene Galaxien etwa 500 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt beobachteten.

Die beiden Schwarzen Löcher wuchsen Seite an Seite in der Nähe des Zentrums der verschmolzenen Galaxie. Sie trafen sich, als ihre Wirtsgalaxien, bekannt als UGC 4211, kollidierten.

Der eine hat die 200-Millionen-fache Masse unserer Sonne und der andere die 125-Millionen-fache Masse unserer Sonne.

Obwohl die Schwarzen Löcher selbst nicht direkt sichtbar sind, waren sie beide von hellen Sternhaufen und warmem, leuchtendem Gas umgeben – alles von der Schwerkraft der Löcher angezogen.

Im Laufe der Zeit werden sie beginnen, sich gegenseitig zu umkreisen, schließlich miteinander kollidieren und ein einzelnes Schwarzes Loch erzeugen.

Die Schwarzen Löcher, die über mehrere Lichtwellenlängen beobachtet werden, sind die engsten beieinander, die Wissenschaftler je gesehen haben – nur etwa 750 Lichtjahre entfernt, was in astronomischer Hinsicht relativ nahe ist.

Die Ergebnisse wurden beim 241. Treffen geteilt Amerikanische Astronomische Gesellschaft Diese Woche in Seattle abgehalten und am Montag im veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.

Der Abstand zwischen Schwarzen Löchern ist „ziemlich nah an der Grenze, die wir erkennen können, weshalb dies so aufregend ist“, sagte die Co-Autorin der Studie, Chiara Mingarelli, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Center for Computational Astrophysics in New York City. , in der aktuellen Situation.

Galaxienverschmelzungen sind im fernen Universum häufiger, was es schwierig macht, sie mit bodengestützten Teleskopen zu sehen. Aber die Empfindlichkeit von ALMA war in der Lage, ihre aktiven galaktischen Kerne zu beobachten – die hellen, kompakten Regionen in Galaxien, in denen Materie Schwarze Löcher umkreist. Astronomen waren überrascht, statt eines einzelnen Schwarzen Lochs ein binäres Paar von Schwarzen Löchern zu finden, die sich von Gas und Staub aus galaktischen Verschmelzungen ernähren.

„Unsere Studie hat eines der Paare von Schwarzen Löchern identifiziert, die Verschmelzungen von Galaxien am nächsten sind, und da wir wissen, dass Verschmelzungen von Galaxien im fernen Universum häufiger vorkommen, könnten diese Binärdateien von Schwarzen Löchern auch häufiger vorkommen als bisher angenommen“, sagte der Hauptautor der Studie, Michael Koss, Senior Research Scientist am Eureka Institute for Scientific Research in Oakland, Kalifornien, in einer Erklärung.

„Was wir gerade untersucht haben, ist eine Quelle, die sich in der allerletzten Phase der Kollision befindet. Was wir also sehen, deutet auf diese Verschmelzung hin und gibt uns auch Einblick in die Beziehung zwischen Schwarzen Löchern, die verschmelzen, wachsen und schließlich Gravitationswellen erzeugen.“ sagte Koss. .

Wenn Paare von Schwarzen Löchern – sowie die Verschmelzung von Galaxien, die zu ihrer Entstehung geführt hat – im Universum häufiger vorkommen als bisher angenommen, könnte dies Auswirkungen auf die zukünftige Gravitationswellenforschung haben. Gravitationswellen oder Wellen in der Raumzeit entstehen, wenn Schwarze Löcher kollidieren.

Es würde einige hundert Millionen Jahre dauern, bis dieses spezielle Paar Schwarzer Löcher kollidiert, aber die Erkenntnisse aus dieser Beobachtung können Wissenschaftlern helfen, besser abzuschätzen, wie viele Paare Schwarzer Löcher im Universum einer Kollision nahe kommen.

Der Co-Autor der Studie, Ezequiel Traister, ein Astronom an der Universidad Católica de Chile in Santiago, Chile, sagte in einer Erklärung. „Wenn dies der Fall ist, werden wir in naher Zukunft wiederholt Gravitationswellenereignisse beobachten, die durch die Verschmelzung dieser Objekte im gesamten Universum verursacht werden.“

Weltraumteleskope wie Hubble und das Chandra-Röntgenobservatorium sowie bodengestützte Teleskope wie das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, das sich ebenfalls in der Atacama-Wüste befindet, und das WM-Keck-Teleskop auf Hawaii haben UGC 4211 ebenfalls bei verschiedenen Wellenlängen beobachtet Licht, um einen detaillierteren Überblick und eine genauere Unterscheidung von Schwarzen Löchern zu ermöglichen.

„Jede Wellenlänge erzählt einen anderen Teil der Geschichte“, sagte Traister. „Alle diese Daten zusammen haben uns ein klareres Bild davon gegeben, wie sich Galaxien wie unsere eigene als das erwiesen haben, was sie sind, und was sie in Zukunft werden.“

Ein besseres Verständnis der Endstadien von Galaxienverschmelzungen könnte einen besseren Einblick in das geben, was passieren wird, wenn unsere Milchstraße in etwa 4,5 Milliarden Jahren mit der Andromeda-Galaxie kollidiert.