Astronomen sind möglicherweise in Echtzeit Zeugen eines seltenen kosmischen Ereignisses. Neue Analysen der Blazargalaxie Mrk 501 legen nahe, dass ihr Kern nicht nur ein, sondern zwei supermassereiche Schwarze Löcher enthält, die in einem engen Orbitaltanz miteinander verbunden sind – eine Paarung, die innerhalb des nächsten Jahrhunderts in einer massiven Kollision gipfeln könnte.
Die Entdeckung eines Doppeljets
Die von der Astronomin Silke Britzen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie geleitete Studie konzentriert sich auf das eigenartige Verhalten von Mrk 501, der sich etwa 464 Millionen Lichtjahre entfernt befindet. Als Blazar verfügt diese Galaxie über ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch mit einem schnellen Plasmastrahl, der fast direkt auf die Erde gerichtet ist, was sie unglaublich hell, aber schwierig im Detail zu untersuchen macht.
Durch den Einsatz ultrahochauflösender Radioteleskope zur Überwachung der Galaxie über einen Zeitraum von 23 Jahren identifizierten Forscher ein Phänomen, das noch nie zuvor in einem Blazarkern beobachtet wurde: ein Doppelstrahlsystem.
Zu den wichtigsten Erkenntnissen der Analyse gehören:
- Ein „wackelnder“ Jet: Die Forscher beobachteten einen siebenjährigen Zyklus der Lichtschwankungen, der einem Kreisel ähnelt, der um seine Achse schwankt. Dies deutet darauf hin, dass das gesamte Strahlsystem schwankt.
- Eine schnelle Umlaufbahn: Es wurde ein zweiter, kürzerer Zyklus von etwa 121 Tagen festgestellt. Dies steht im Einklang damit, dass zwei Schwarze Löcher einander in einem Abstand umkreisen, der 250- bis 540-mal so groß ist wie der Abstand zwischen Erde und Sonne.
- Gegenrotierende Bewegung: Die Daten zeigten einen zweiten, schwächeren Jet, der sich gegen den Uhrzeigersinn um den Radiokern drehte, eine Signatur, die stark auf ein binäres Schwarzes-Loch-System schließen lässt.
Lösung des „letzten Parsec-Problems“
Diese Entdeckung ist bedeutsam, weil sie eines der beständigsten Rätsel der Kosmologie anspricht: das letzte Parsec-Problem.
Wenn zwei Galaxien kollidieren, werden ihre zentralen supermassiven Schwarzen Löcher zueinander hingezogen. Während ihrer Umlaufbahn verlieren sie Energie an umgebende Sterne und Gas, wodurch ihre Umlaufbahn schrumpft. Theoretische Modelle deuten jedoch darauf hin, dass die Schwarzen Löcher, sobald sie eine Entfernung von etwa einem Parsec (ungefähr 3,26 Lichtjahre) erreichen, möglicherweise kein Material mehr in der Nähe haben, mit dem sie interagieren könnten. Ohne diese „Reibung“ könnten ihre Umlaufbahnen ins Stocken geraten und möglicherweise länger anhalten als das aktuelle Alter des Universums.
Wenn sich die Ergebnisse in Mrk 501 bestätigen, sind die beiden Schwarzen Löcher nur 0,0026 Parsec voneinander entfernt. Dies deutet darauf hin, dass diese kosmischen Riesen den „Stall“ erfolgreich umgangen haben und sich aktiv spiralförmig aufeinander zubewegen, was beweist, dass es Mechanismen gibt, um diese letzte Lücke zu schließen.
Warum das für die Wissenschaft wichtig ist
Supermassereiche Schwarze Löcher – mit der Millionen- bis Milliardenfachen Masse unserer Sonne – sind die Gravitationsanker großer Galaxien. Dennoch fällt es uns immer noch schwer zu verstehen, wie sie zu solch gewaltigen Größen heranwachsen. Während kleinere Schwarze Löcher mit „Sternmasse“ gut verstanden sind, bleibt die Entwicklung dieser Giganten rätselhaft.
Die Verschmelzung zweier supermassereicher Schwarzer Löcher gilt als „weißer Wal“ der Astronomie. Aufgrund ihrer immensen Größe erfordert die Erkennung der von ihnen emittierten Gravitationswellen spezielle Werkzeuge wie Pulsar-Timing-Arrays.
„Wenn Gravitationswellen entdeckt werden, können wir möglicherweise sogar beobachten, wie ihre Frequenz stetig ansteigt, während sich die beiden Riesen spiralförmig auf die Kollision zubewegen, was uns die seltene Chance bietet, die Verschmelzung supermassereicher Schwarzer Löcher zu beobachten.“
— Héctor Olivares, Astronom an der Radboud-Universität
Fazit
Sollte sich die binäre Natur von Mrk 501 bestätigen, würde dies der Menschheit einen Platz in der ersten Reihe bei einer monumentalen kosmischen Fusion verschaffen. Mit einem vorhergesagten Kollisionszeitrahmen von weniger als 100 Jahren bietet diese Galaxie eine einzigartige Gelegenheit, den Lebenszyklus supermassereicher Schwarzer Löcher innerhalb eines einzigen Menschenlebens zu beobachten.
