{"id":1537,"date":"2024-07-22T10:01:35","date_gmt":"2024-07-22T07:01:35","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/?p=1537"},"modified":"2025-11-20T13:38:34","modified_gmt":"2025-11-20T10:38:34","slug":"schwarze-loch-systeme-gravitationswellen-der-raumzeit-haben-gelernt-sich-auf-der-erde-einzufangen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/2024\/07\/22\/schwarze-loch-systeme-gravitationswellen-der-raumzeit-haben-gelernt-sich-auf-der-erde-einzufangen\/","title":{"rendered":"Schwarze-Loch-Systeme: Gravitationswellen der Raumzeit haben gelernt, sich auf der Erde einzufangen"},"content":{"rendered":"

Astronomen haben in den meisten massereichen Galaxien im lokalen Universum, einschlie\u00dflich unserer Milchstra\u00dfe, supermassereiche Schwarze L\u00f6cher mit Massen entdeckt, die das Millionen- oder Milliardenfache der Sonnenmasse betragen. Webbs neue Beobachtungen lieferten Beweise f\u00fcr die anhaltende Verschmelzung zweier Galaxien und ihrer massiven Schwarzen L\u00f6cher, als das Universum gerade einmal 740 Millionen Jahre alt war. Das System ist als ZS7 bekannt. Es wird erwartet, dass sich die meisten bin\u00e4ren Schwarzen L\u00f6cher auf sogenannten \u201equasi-kreisf\u00f6rmigen\u201c Umlaufbahnen befinden. Es wird angenommen, dass eines Tages riesige Schwarze L\u00f6cher entstanden sind, als zwei kleinere Schwarze L\u00f6cher kollidierten und verschmolzen. Und jetzt fragen sich Wissenschaftler, ob wir den Stammbaum des Schwarzen Lochs herausfinden k\u00f6nnen, indem wir \u00fcber Generationen hinweg r\u00fcckw\u00e4rts arbeiten.<\/span><\/p>\n

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Webb entdeckte die bisher am weitesten entfernte Verschmelzung von Schwarzen L\u00f6chern.<\/strong><\/span><\/p>\n

Astronomen haben in den meisten massereichen Galaxien im lokalen Universum, einschlie\u00dflich unserer Milchstra\u00dfe, supermassereiche Schwarze L\u00f6cher mit Massen entdeckt, die das Millionen- oder Milliardenfache der Sonnenmasse betragen. Diese Schwarzen L\u00f6cher hatten wahrscheinlich einen gro\u00dfen Einfluss auf die Entwicklung der Galaxien, in denen sie leben. Wissenschaftler verstehen jedoch immer noch nicht vollst\u00e4ndig, wie diese Objekte wuchsen und so massiv wurden. Die Entdeckung riesiger Schwarzer L\u00f6cher, die bereits innerhalb der ersten Milliarde Jahre nach dem Urknall existierten, deutet darauf hin, dass dieses Wachstum sehr schnell und sehr fr\u00fch stattgefunden haben muss. Jetzt wirft das James-Webb-Weltraumteleskop neues Licht auf das Wachstum von Schwarzen L\u00f6chern im fr\u00fchen Universum.<\/span><\/p>\n

Webbs neue Beobachtungen lieferten Beweise f\u00fcr die anhaltende Verschmelzung zweier Galaxien und ihrer massiven Schwarzen L\u00f6cher, als das Universum gerade einmal 740 Millionen Jahre alt war. Das System ist als ZS7 bekannt.<\/span><\/p>\n

Massive Schwarze L\u00f6cher, die aktiv Materie ansammeln, weisen charakteristische spektrografische Merkmale auf, die es Astronomen erm\u00f6glichen, sie zu identifizieren. Bei sehr weit entfernten Galaxien, wie denen in dieser Studie, sind diese Signaturen von der Erde aus nicht zug\u00e4nglich und k\u00f6nnen nur mit Webb gesehen werden.<\/span><\/p>\n

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\nPosition von ZS7 im PRIMER-Bild. NIRcam<\/span><\/em><\/p>\n

\u201eWir fanden Hinweise auf sehr dichtes Gas mit schnellen Bewegungen in unmittelbarer N\u00e4he des Schwarzen Lochs sowie auf hei\u00dfes und stark ionisiertes Gas, das durch die energiereiche Strahlung beleuchtet wird, die Schwarze L\u00f6cher typischerweise w\u00e4hrend Akkretionsepisoden erzeugen\u201c, erkl\u00e4rte Hauptautorin Hannah Uebler vom Universit\u00e4t Cambridge im Vereinigten K\u00f6nigreich. \u201eMit der beispiellosen Klarheit seiner Bildgebungsf\u00e4higkeiten erm\u00f6glichte Webb unserem Team auch, die beiden Schwarzen L\u00f6cher r\u00e4umlich zu trennen.\u201c.<\/p>\n

Das Team fand heraus, dass eines der beiden Schwarzen L\u00f6cher eine Masse von 50 Millionen Sonnenmassen hatte. \u201eDie Masse des anderen Schwarzen Lochs ist wahrscheinlich \u00e4hnlich, obwohl sie viel schwieriger zu messen ist, da dieses zweite Schwarze Loch von dichtem Gas bedeckt ist\u201c, erkl\u00e4rte Teammitglied Roberto Maiolino von der University of Cambridge und dem University College London im Vereinigten K\u00f6nigreich .<\/span><\/p>\n

\u201eUnsere Ergebnisse zeigen, dass Verschmelzungen ein wichtiger Weg sind, durch den Schwarze L\u00f6cher selbst in der kosmischen Morgend\u00e4mmerung schnell wachsen k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rte Hanna. \u201eZusammen mit Webbs anderen Entdeckungen \u00fcber aktive, massereiche Schwarze L\u00f6cher im fernen Universum zeigen unsere Ergebnisse auch, dass massereiche Schwarze L\u00f6cher die Entwicklung von Galaxien von Anfang an gepr\u00e4gt haben.\u201c<\/span><\/p>\n

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\nUmgebung ZS7. NIRcam<\/span><\/em><\/p>\n

Das Team stellt fest, dass nach der Verschmelzung zweier Schwarzer L\u00f6cher auch diese beginnen, Gravitationswellen zu erzeugen. \u00c4hnliche Ereignisse k\u00f6nnten von der n\u00e4chsten Generation von Gravitationswellenobservatorien entdeckt werden, beispielsweise von der bevorstehenden Laser Interferometer Space Antenna (LISA)-Mission, die k\u00fcrzlich von der Europ\u00e4ischen Weltraumorganisation genehmigt wurde und das erste Weltraumobservatorium sein wird, das sich der Untersuchung von Gravitationswellen widmet.<\/span><\/p>\n

\u201eDie Ergebnisse von Webb sagen uns, dass die von LISA entdeckten leichteren Systeme viel h\u00e4ufiger vorkommen sollten als bisher angenommen\u201c, sagte Nora Lutzgendorff, leitende Wissenschaftlerin des LISA-Projekts von der Europ\u00e4ischen Weltraumorganisation in den Niederlanden. \u201eDies wird uns wahrscheinlich dazu zwingen, unsere Modelle an die LISA-Leistung in diesem Massenbereich anzupassen. Das ist nur die Spitze des Eisbergs.\u201c<\/span><\/p>\n

Diese Entdeckung wurde im Rahmen von Beobachtungen gemacht, die im Rahmen des Galaxy Assembly with NIRSpec Integral Field Spectroscopy-Programms durchgef\u00fchrt wurden. Das Team erhielt k\u00fcrzlich ein neues gro\u00dfes Programm im 3. Webb-Beobachtungszyklus, um die Beziehung zwischen massiven Schwarzen L\u00f6chern und ihren Muttergalaxien w\u00e4hrend der ersten Milliarde Jahre im Detail zu untersuchen. Ein wichtiger Bestandteil dieses Programms wird die systematische Suche und Charakterisierung von Verschmelzungen Schwarzer L\u00f6cher sein. Diese Bem\u00fchungen werden die Geschwindigkeit bestimmen, mit der Verschmelzungen von Schwarzen L\u00f6chern in fr\u00fchen kosmischen Epochen auftreten, und die Rolle von Verschmelzungen beim fr\u00fchen Wachstum von Schwarzen L\u00f6chern sowie die Geschwindigkeit bewerten, mit der seit Anbeginn der Zeit Gravitationswellen erzeugt wurden.<\/span><\/p>\n

Einige bin\u00e4re Schwarze L\u00f6cher k\u00f6nnen einander auf eif\u00f6rmigen Bahnen umkreisen<\/strong><\/span>. Die mithilfe von Gravitationswellen nachgewiesene Exzentrizit\u00e4t der Umlaufbahnen dieser Schwarzen L\u00f6cher k\u00f6nnte Aufschluss \u00fcber ihre Entstehungsgeschichte geben.<\/p>\n

Mithilfe von Gravitationswellenmessungen des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in den Vereinigten Staaten und der Virgo- und KAGRA-Detektoren in Italien bzw. Japan entdeckten Wissenschaftler, dass die Umlaufbahnen einiger bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher m\u00f6glicherweise eif\u00f6rmig sind in Form und zeigen merkw\u00fcrdiges Z\u00f6gern. Die Entdeckung dieser ovalen Umlaufbahnen in bin\u00e4ren Schwarzen-Loch-Systemen k\u00f6nnte Forschern dabei helfen, herauszufinden, wie jedes dieser Systeme entstanden ist.<\/span><\/p>\n

\u201eWir haben herausgefunden, dass sich die meisten bin\u00e4ren Schwarzen L\u00f6cher voraussichtlich auf sogenannten \u201aquasi-kreisf\u00f6rmigen\u2018 Umlaufbahnen befinden. \u201e\u201aQuasi\u2018 bedeutet einfach, dass der Abstand von Schwarzen L\u00f6chern mit der Zeit aufgrund der Emission von Gravitationswellen abnimmt\u201c, sagte der leitende Studienautor Nihar Gupte vom Max-Planck-Institut f\u00fcr Gravitationsphysik in Deutschland und der University of Maryland.<\/span><\/p>\n

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\nDiagramm, das zeigt, wie ein h\u00e4ufiges Shell-Ereignis auftritt. M1 ist ein Stern, der zu einem Roten Zwerg wird und sich aufbl\u00e4ht, um das Schwarze Loch (M2) mit Gas (rot) zu umgeben. Duran D’Souza<\/span><\/em><\/p>\n

\u201eUnsere Studie legt nahe, dass sich einige der beobachteten bin\u00e4ren Schwarzen L\u00f6cher auf \u201aexzentrischen\u2018 Umlaufbahnen befinden k\u00f6nnten\u201c, f\u00fcgte Gupte hinzu. \u201eDas bedeutet, dass die Umlaufbahnen von Schwarzen L\u00f6chern oval oder \u201aeif\u00f6rmig\u2018 sind.\u201c<\/span><\/p>\n

Das Team entdeckte auch, dass sich die Spitze dieser eif\u00f6rmigen ovalen Umlaufbahn drehen kann, wenn die Schwarzen L\u00f6cher einander umkreisen, sagte der Forscher.<\/span><\/p>\n

\u201eWir haben auch herausgefunden, dass die Massen der Schwarzen L\u00f6cher \u00fcbersch\u00e4tzt werden, wenn wir diese Ereignisse mit einem nicht-exzentrischen Modell analysieren\u201c, f\u00fcgte Gupte hinzu.<\/span><\/p>\n

Gupte und seine Kollegen untersuchten 57 Paare bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher, die von der LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration mithilfe von Gravitationswellen entdeckt wurden. Gravitationswellen sind Wellen in der Raumzeit, die erstmals von Albert Einstein in seiner ber\u00fchmten Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie aus dem Jahr 1915 vorhergesagt wurden.<\/span><\/p>\n

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\nDiagramm, das zwei m\u00f6gliche Mechanismen f\u00fcr die Bildung eines bin\u00e4ren Schwarzen Lochs zeigt, zwischen denen man w\u00e4hlen kann, indem man die Exzentrizit\u00e4t dieser Konfigurationen untersucht. Nihar Gupte<\/span><\/em><\/p>\n

Die Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie legt nahe, dass Objekte mit Masse eine Kr\u00fcmmung im eigentlichen Gef\u00fcge von Raum und Zeit erzeugen und zu einer vierdimensionalen Einheit namens \u201eRaumzeit\u201c kombiniert werden. Aus dieser Kr\u00fcmmung entsteht die Schwerkraft, die mit zunehmender Masse der Objekte immer extremer wird. Aus diesem Grund haben Sterne einen gr\u00f6\u00dferen gravitativen Einfluss als Planeten und Galaxien einen gr\u00f6\u00dferen gravitativen Einfluss als Sterne.<\/p>\n

Einstein sagte in dieser revolution\u00e4ren Gravitationstheorie auch voraus, dass Objekte, wenn sie beschleunigt werden, winzige Wellen aussenden, die durch die Raumzeit strahlen \u2013 Gravitationswellen. Diese Wellen sind jedoch unbedeutend, bis die Region superdichter Objekte wie Neutronensterne und Schwarze L\u00f6cher erreicht wird.<\/span><\/p>\n

Da bin\u00e4re Neutronensterne oder Schwarze L\u00f6cher einander umkreisen, senden sie st\u00e4ndig Gravitationswellen aus, die Energie in Form von Drehimpulsen aus dem System transportieren. Der Verlust des Drehimpulses f\u00fchrt dazu, dass sich die Umlaufbahnen dieser K\u00f6rper zusammenziehen und sie n\u00e4her zusammenr\u00fccken, bis ihr Gravitationseinfluss die Oberhand gewinnt. Schlie\u00dflich kollidieren sie und verschmelzen.<\/span><\/p>\n

Einstein glaubte, dass selbst diese Gravitationswellen zu schwach w\u00e4ren, um auf der Erde nachgewiesen zu werden. Gl\u00fccklicherweise bewies LIGO im September 2015, dass der gro\u00dfe Wissenschaftler falsch lag, indem es GW150914 entdeckte, ein Gravitationswellensignal aus der Verschmelzung zweier Schwarzer L\u00f6cher in mehr als 1 Milliarde Lichtjahren Entfernung.<\/span><\/p>\n

Da die Zahl der Nachweise von Gravitationswellen weiter zunimmt, lernen Wissenschaftler wie Gupta, sie zu nutzen, um Details \u00fcber die Objekte aufzudecken, die sie erzeugen, wie diese neue Studie zeigt.<\/span><\/p>\n

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\nEine Illustration von zwei Schwarzen L\u00f6chern, die wie eine Glocke mit Gravitationswellen durch die Raumzeit klingeln. ESA\u2013C.Carreau<\/span><\/em><\/p>\n

Gupta erkl\u00e4rte, dass die Verwendung von Gravitationswellen zum Verst\u00e4ndnis der Umlaufbahnen bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher der Art und Weise \u00e4hnelt, wie Pal\u00e4ontologen Knochen untersuchen, um zu rekonstruieren, wie Dinosaurier gelebt haben k\u00f6nnten. Auf diese Weise k\u00f6nnen Physiker die Eigenschaften verschmelzender bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher untersuchen, um zu verstehen, wie bin\u00e4re Schwarze L\u00f6cher \u00fcberhaupt zusammenkommen.<\/span><\/p>\n

Dies kann auf zwei verschiedene Arten geschehen. Dynamische Wechselwirkungen treten auf, wenn ein bin\u00e4res Schwarzes Loch mit einem anderen Schwarzen Loch oder sogar einem anderen bin\u00e4ren Schwarzen Lochsystem kollidiert und mit ihm interagiert.<\/span><\/p>\n

Andererseits k\u00f6nnen Doppelsterne isoliert werden und einfacher entstehen: aus zwei Sternen, die sich bereits umkreisen und zu Schwarzen L\u00f6chern werden, oder aus einem Schwarzen Loch, das einem anderen zu nahe kommt und einen Doppelstern bildet, bevor sie kollidieren und verschmelzen.<\/span><\/p>\n

\u201eDie Schl\u00fcsselidee ist, dass, wenn wir einen Doppelstern mit Exzentrizit\u00e4t beobachten, dies wahrscheinlich das Ergebnis einer dynamischen Wechselwirkung ist\u201c, sagte Gupta. \u201eDiese chaotischen Wechselwirkungen k\u00f6nnen den Doppelstern aufbrechen und die darin enthaltenen Schwarzen L\u00f6cher aus ihren Wirtsgalaxien und Galaxienhaufen herausschleudern. Aber manchmal k\u00f6nnen sie auch den Abstand zwischen zwei Schwarzen L\u00f6chern verk\u00fcrzen, was zu einer Exzentrizit\u00e4t f\u00fchrt und dazu f\u00fchrt, dass sie in kurzer Zeit verschmelzen.\u201c<\/span><\/p>\n

Neben der Nutzung der Exzentrizit\u00e4t der Umlaufbahn zur Untersuchung bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher sind der Wissenschaftler und sein Team auch daran interessiert, zu untersuchen, wie sich die ovale Natur der Umlaufbahnen auf die Emission von Gravitationswellen durch diese Systeme auswirkt.<\/span><\/p>\n

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\nIllustration bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher mit eif\u00f6rmigen Umlaufbahnen. Nihar Gupte<\/span><\/em><\/p>\n

\u201eExzentrizit\u00e4t bedeutet, dass die Schwarzen L\u00f6cher an einigen Punkten der Umlaufbahn n\u00e4her beieinander liegen\u201c, erkl\u00e4rte Gupta. \u201eWenn Schwarze L\u00f6cher n\u00e4her beieinander liegen, haben sie eine gr\u00f6\u00dfere Beschleunigung, was bedeutet, dass sie mehr Gravitationswellen aussenden. Sind sie hingegen weit entfernt, haben sie eine geringere Beschleunigung, was bedeutet, dass sie weniger Gravitationswellen aussenden.\u201c<\/span><\/p>\n

\u201eWas man also am Ende sieht, sind kleine Spitzen in der Amplitude der Wellenform des gesamten Gravitationswellenmusters, die dadurch verursacht werden, dass Schwarze L\u00f6cher sich einander ann\u00e4hern und weiter entfernen!\u201c<\/span><\/p>\n

Die Natur und Geschichte bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher w\u00e4re ohne den Einsatz von Gravitationswellen unglaublich schwer zu bestimmen. Eine alternative Methode zum Verst\u00e4ndnis des Ursprungs bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher besteht darin, mithilfe der Standardlichtastronomie nach sogenannten \u201eCommon Envelope\u201c-Ereignissen zu suchen.<\/span><\/p>\n

Diese Ereignisse beginnen damit, dass ein Stern und ein Schwarzes Loch einander umkreisen und dieser Stern zu einem Roten Riesen wird. Die \u00e4u\u00dferen Schichten des aufgebl\u00e4hten Sterns bilden eine gemeinsame H\u00fclle um die beiden Bewohner des Doppelsterns und erzeugen Reibung zwischen dem Schwarzen Loch und dem Stern. Dadurch wird die Umlaufbahn des Doppelsterns komprimiert, und schlie\u00dflich, nachdem der Rote Riese zu einem Schwarzen Loch geworden ist, kommt es zu einer Verschmelzung von Doppelsternen mit Schwarzen L\u00f6chern.<\/span><\/p>\n

\u201eDas Problem besteht darin, dass es schwierig ist, diesen kritischen Zeitraum mithilfe elektromagnetischer Beobachtungen zu beobachten. \u201eDas liegt daran, dass massereiche Sterne selten und kurzlebig sind, sodass die kritischen Entwicklungsphasen der Verschmelzung kompakter Objekte einen kleinen Teil dieser Systeme einnehmen\u201c, sagte Gupta. \u201eAndererseits k\u00f6nnen wir durch die Untersuchung von Gravitationswellen die letzten Momente einer bin\u00e4ren Verschmelzung verstehen. Dies k\u00f6nnte es uns erm\u00f6glichen, die Geschichte der Fusion zur\u00fcckzuverfolgen und Hypothesen dar\u00fcber aufzustellen, was sie gepr\u00e4gt haben k\u00f6nnte.\u201c<\/p>\n

Er f\u00fcgte hinzu, dass Gravitationswellen in dieser Hinsicht besonders n\u00fctzlich seien, da sie eine \u201eextrem saubere Sonde\u201c f\u00fcr entfernte Ereignisse seien. Dies bezieht sich auf die Tatsache, dass diese Wellen in der Raumzeit gro\u00dfe Entfernungen zur\u00fccklegen k\u00f6nnen, ohne dass sie durch etwas gest\u00f6rt werden, das sich zwischen dem Doppelstern und der Erde befindet.<\/span><\/p>\n

\u201eObwohl wir nicht behaupten, dass dies ein definitiver Nachweis exzentrischer bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher ist, deuten diese Ergebnisse auf eine Exzentrizit\u00e4t in der bestehenden Population hin\u201c, sagte Gupte. \u201eDies ist eine wichtige \u00dcberlegung f\u00fcr den aktuellen Beobachtungszyklus des bodengest\u00fctzten Gravitationswellendetektors sowie f\u00fcr zuk\u00fcnftige bodengest\u00fctzte und weltraumgest\u00fctzte Gravitationswellendetektoren.\u201c<\/span><\/p>\n

\u201eDerzeit verf\u00fcgen wir nicht \u00fcber gen\u00fcgend Daten, um den Ursprung bin\u00e4rer Schwarzer L\u00f6cher definitiv zu bestimmen. Wenn wir jedoch in Zukunft mehr exzentrische bin\u00e4re Schwarze L\u00f6cher beobachten, k\u00f6nnen wir damit beginnen, Beschr\u00e4nkungen f\u00fcr die Mechanismen festzulegen, die diese Systeme bilden.\u201c<\/span><\/p>\n

Schwarze L\u00f6cher sind monstr\u00f6se und monolithische Regionen von Raum und Zeit, die die Fantasie der Menschheit befl\u00fcgelt haben.<\/span>\u00a0Einige entstehen durch den Tod und Zusammenbruch eines massereichen Sterns \u2013 aber kein Stern kann die kolossalsten Schwarzen L\u00f6cher hervorbringen. Dabei handelt es sich um supermassereiche Schwarze L\u00f6cher, die im Herzen von Galaxien lauern, deren Massen Millionen oder sogar Milliarden Sonnen entsprechen.<\/span><\/p>\n

Es wird angenommen, dass riesige Schwarze L\u00f6cher wie diese entstanden sind, als zwei kleinere Schwarze L\u00f6cher eines Tages kollidierten und verschmolzen.<\/strong><\/span>\u00a0<\/span>Und jetzt fragen sich Wissenschaftler, ob wir den Stammbaum des Schwarzen Lochs herausfinden k\u00f6nnen, indem wir \u00fcber Generationen hinweg r\u00fcckw\u00e4rts arbeiten.<\/span><\/p>\n

Wenn es ein kosmologisches Objekt oder Ereignis gibt, das geheimnisvoll sein soll, dann ist es ein Schwarzes Loch. Dieser Raumbereich wird durch eine Grenze markiert, die als Ereignishorizont bezeichnet wird, die Barriere zwischen unserem Universum und allem, was sich in der Leere selbst befindet. Aufgrund dieser Barriere ist es daher unm\u00f6glich, ein Signal und damit Informationen zu empfangen.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus weisen Schwarze L\u00f6cher nur sehr wenige charakteristische Merkmale auf, die der theoretische Physiker John Wheeler einmal mit den Worten beschrieb: \u201eSchwarze L\u00f6cher haben keine Haare.\u201c Das bedeutet, dass \u201ehaarlose\u201c supermassive Schwarze L\u00f6cher im Gegensatz zur Betrachtung der Haarfarbe oder des Teints eines Kindes und der groben Sch\u00e4tzung der Haarfarbe oder des Fettleibigkeitsgrads seiner Eltern keine Hinweise auf ihre Herkunft zu geben scheinen \u2013 oder doch?<\/span><\/p>\n

Imre Bartos ist ein Physiker an der University of Florida, der die Theorie aufstellt, dass die begrenzten Eigenschaften supermassereicher Schwarzer L\u00f6cher \u2013 Masse, Spin und elektrische Ladung \u2013 m\u00f6glicherweise Details des urspr\u00fcnglichen Flie\u00dfbandes der Schwarzen L\u00f6cher verbergen, an dem sie entstanden sind.<\/span><\/p>\n

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\nDas supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstra\u00dfe, Sgr A*, wurde zum ersten Mal in polarisiertem Licht gesehen. EHT-Zusammenarbeit<\/span><\/em><\/p>\n

Das Standardbild der Geburt von Schwarzen L\u00f6chern, das den Tod und Zusammenbruch massereicher Sterne beinhaltet, k\u00f6nne die Entstehung der riesigen Schwarzen L\u00f6cher, die wir heute sehen, nicht erkl\u00e4ren, sagt er. Dazu geh\u00f6ren sowohl supermassive Schwarze L\u00f6cher als auch relativ kleinere Schwarze L\u00f6cher mittlerer Masse mit Massen um 100\u2013100.000 Sonnenmassen.<\/span><\/p>\n

Sterne haben eine Grenze, wie gro\u00df sie werden k\u00f6nnen, ohne in sich zusammenzubrechen. Wenn ein Stern sehr gro\u00df wird, explodiert er, bevor er den dichten Kern bilden kann, der den Embryo eines Schwarzen Lochs bilden kann. Wie schwer k\u00f6nnen Schwarze L\u00f6cher sein, wenn sie durch den Tod von Sternen entstehen? Diese Masse betr\u00e4gt etwa das 50-fache der Masse unserer Sonne. Es ist also eine ziemlich gro\u00dfe Masse, aber bei weitem nicht so gro\u00df wie die Masse, die wir f\u00fcr supermassive oder mittelschwere Schwarze L\u00f6cher sehen.<\/p>\n

Das bedeutet, dass es einen anderen Prozess geben muss, der die monstr\u00f6sesten Schwarzen L\u00f6cher erzeugt, und Beobachtungen winziger St\u00f6rungen in der Raumzeit, sogenannte Gravitationswellen, legen nahe, dass es sich bei einem solchen Prozess um aufeinanderfolgende Kollisionen und Verschmelzungen immer gr\u00f6\u00dferer Generationen von Schwarzen L\u00f6chern handeln k\u00f6nnte.<\/span><\/p>\n

Zu verstehen, warum Schwarze L\u00f6cher n\u00e4her zusammenr\u00fccken und verschmelzen, ist der Schl\u00fcssel zum Verst\u00e4ndnis der Entwicklung des Universums und kann sogar dabei helfen, den Gesetzen der fundamentalen Physik auf den Grund zu gehen.<\/span><\/p>\n

Durch die Betrachtung der Masse eines supermassereichen Schwarzen Lochs und der Gravitationswellen der Verschmelzung, durch die es entstanden ist, k\u00f6nnen Forscher die Massen der Schwarzen L\u00f6cher absch\u00e4tzen, die zur Entstehung des Schwarzen Lochs verschmolzen sein m\u00fcssen. Dar\u00fcber hinaus schlagen Bartos und seine Kollegen vor, dass die Beobachtung, wie schnell sich ein Schwarzes Loch dreht, auch Aufschluss dar\u00fcber geben k\u00f6nnte, wie schnell sich die \u00fcbergeordneten Schwarzen L\u00f6cher drehten, die es erzeugt haben.<\/span><\/p>\n

Die Untersuchung elektromagnetischer Signale aus der Region, in der diese Verschmelzungen stattfanden, kann Aufschluss dar\u00fcber geben, wie sie mit ihrer Umgebung interagierten. Haben sich Schwarze L\u00f6cher beispielsweise von Gas und Staub aus ihrer Umgebung ern\u00e4hrt, um ihr eigenes Wachstum voranzutreiben?<\/span><\/p>\n

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\nWenn zwei supermassive Schwarze L\u00f6cher sich spiralf\u00f6rmig umeinander drehen und verschmelzen, erzeugen sie Gravitationswellen. Mit gen\u00fcgend Energie k\u00f6nnen sie sich von ihrem Ausgangspunkt oder sogar ganz aus ihrer Heimatgalaxie \u201ewerfen\u201c. NASA<\/span><\/em><\/p>\n

Schwarze L\u00f6cher mit bis zu 50-facher Sonnenmasse finden sich in Regionen mit vielen anderen Schwarzen L\u00f6chern. Das bedeutet, dass Verschmelzungen von Schwarzen L\u00f6chern, genau wie wir Eltern und Gro\u00dfeltern haben, wahrscheinlich keine einmaligen Ereignisse sind und die meisten massereichen Schwarzen L\u00f6cher aus wiederholten Generationen von Verschmelzungen entstehen.<\/span><\/p>\n

Diese Generationensituation wird nicht nur zur Anh\u00e4ufung von Masse f\u00fchren, sondern nachfolgende Tochter-Schwarze L\u00f6cher werden auch Drehimpuls von ihren Vorfahren sammeln. Wenn Schwarze L\u00f6cher immer gr\u00f6\u00dfer werden, sollten sie sich auch immer schneller drehen.<\/span><\/p>\n

Wenn wir einen h\u00f6heren Spin feststellen, k\u00f6nnte dies ein Zeichen daf\u00fcr sein, dass es m\u00f6glicherweise fr\u00fchere Fusionen gegeben hat. Es stellt sich heraus, dass wir bei einigen der schwereren Schwarzen L\u00f6cher, die wir bisher gesehen haben, Anzeichen f\u00fcr den hohen Spin erkennen, den wir von diesen aufeinanderfolgenden Verschmelzungen erwarten w\u00fcrden. Aber wir k\u00f6nnen fr\u00fchere Verschmelzungen nicht einfach durch die Beobachtung von Gravitationswellen erkennen. Dazu m\u00fcssten wir die Detektoren Millionen von Jahren betreiben, was unwahrscheinlich ist.<\/p>\n

Es wird angenommen, dass die Verschmelzungskette, die ein supermassereiches Schwarzes Loch erzeugen w\u00fcrde, mindestens eine Milliarde Jahre dauern wird, doch diese kosmischen Titanen werden im Universum nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall beobachtet. Diese Beobachtungen stammen mit freundlicher Genehmigung des James Webb Space Telescope (JWST). Dies hinterl\u00e4sst ein Problem. Wissenschaftler m\u00fcssen noch vollst\u00e4ndig erkl\u00e4ren, wie diese kosmischen Titanen so gro\u00df und so schnell wurden. M\u00f6glicherweise liegen die Hinweise jedoch im Mechanismus der Vorfahren selbst.<\/span><\/p>\n

Mit zunehmender Empfindlichkeit von Gravitationswellendetektoren wird die Menschheit beginnen, diese Wellen in Raum und Zeit von weiter entfernten und damit fr\u00fcheren Verschmelzungen von Schwarzen L\u00f6chern zu bemerken. Das bedeutet, dass wir immer mehr dar\u00fcber erfahren m\u00fcssen, wie Schwarze L\u00f6cher im Laufe der 13,8 Milliarden Jahre kosmischen Geschichte entstanden sind.<\/span><\/p>\n

Mysteri\u00f6se Fehlfunktionen eines supermassiven Schwarzen Lochs werden wahrscheinlich durch \u201eEinschl\u00e4ge\u201c eines nahegelegenen Schwarzen Lochs verursacht.<\/strong><\/span>\u00a0Ein h\u00fcpfendes supermassereiches Schwarzes Loch hat Astronomen auf eine v\u00f6llig neue Art des Verhaltens eines Schwarzen Lochs aufmerksam gemacht, berichtet die Zeitschrift Science Advances.<\/span><\/p>\n

Im Jahr 2020 explodierte pl\u00f6tzlich ein zuvor ruhiges Schwarzes Loch im Zentrum einer etwa 800 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernten Galaxie mit einer Masse, die der von 50 Millionen Sonnen entspricht, und hellte die Materie um den Faktor 1.000 auf.<\/span><\/p>\n

Das Team geht davon aus, dass diese periodischen Eruptionen dadurch verursacht werden, dass ein zweites, kleineres Schwarzes Loch auf eine Scheibe aus Gas und Staub oder \u201eAkkretionsscheibe\u201c prallt, die das supermassereiche Schwarze Loch umgibt, wodurch es wiederholt Materie \u201eausst\u00f6\u00dft\u201c.<\/span><\/p>\n

Die Ergebnisse der Studie stellen das allgemein akzeptierte Bild der Funktionsweise von Akkretionsscheiben Schwarzer L\u00f6cher in Frage. Bisher glaubten Wissenschaftler, dass es sich dabei um homogene Scheiben aus Gas und Staub handelte, die um ein zentrales Schwarzes Loch rotierten. Die neuen Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass einige Akkretionsscheiben exotische Komponenten wie Sterne und noch kleinere sekund\u00e4re Schwarze L\u00f6cher enthalten k\u00f6nnten.<\/p>\n

\u201eEs ist ein anderes Tier. Es stimmt mit nichts \u00fcberein, was wir \u00fcber diese Systeme wissen. \u201eWir dachten, wir w\u00fcssten viel \u00fcber Schwarze L\u00f6cher, aber das zeigt uns, dass sie zu viel mehr f\u00e4hig sind\u201c, sagte Forschungsteammitglied Dheeraj \u201eDJ\u201c Pasham, Wissenschaftler am Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MIT, in einer Erkl\u00e4rung.<\/span><\/p>\n

Das Team erfuhr zun\u00e4chst von diesem schwankenden Schwarzen Loch, als es Daten des Automated All-Sky Survey for Supernovae (ASAS-SN) untersuchte, einem Netzwerk von 20 Teleskopen auf der ganzen Welt, die einmal t\u00e4glich den gesamten Himmel \u00fcber der Erde scannen.<\/span><\/p>\n

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\nDie Abbildung zeigt die Folgen eines Schwarzen Lochs, das durch eine Gezeitenst\u00f6rung auseinanderrei\u00dft und einen Stern verschlingt. NASA Goddard Space Flight Center\/Chris Smith (USRA\/GESTAR)<\/span><\/em><\/p>\n

Als ASAS-SN im Dezember 2020 automatisch den Himmel scannte, sahen Roboterteleskope einen Lichtblitz in einem zuvor ruhigen Himmelsfleck, der eine etwa 800 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie enthielt. Pasham verfolgte diesen Flare mit dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), dem R\u00f6ntgenteleskop der NASA auf der Internationalen Raumstation (ISS).<\/span><\/p>\n

Pasham hatte wenig Zeit, das ISS-Teleskop zu nutzen, mit dem der Weltraum nach R\u00f6ntgenausbr\u00fcchen von Neutronensternen, Schwarzen L\u00f6chern und anderen extremen Gravitationsph\u00e4nomenen abgesucht wird, was bedeutete, dass er schnell handeln und auf Gl\u00fcck hoffen musste.<\/span><\/p>\n

\u00abEntweder nutzen oder verlieren, und das war mein gr\u00f6\u00dfter Erfolg\u00bb, \u2014 \u0441\u043a\u0430\u0437\u0430\u043b \u041f\u0430\u0448\u0430\u043c.<\/p>\n

Der Forscher sah, dass diese Galaxie weiter aufflammte und dieser Ausbruch etwa vier Monate anhielt. Bei den NICER-Beobachtungen dieses Flares bemerkte Pasham alle 8,5 Tage ein merkw\u00fcrdiges Muster subtiler Einbr\u00fcche in der R\u00f6ntgenstrahlung und der Flare-Energie. Das Signal \u00e4hnelte fast einem Lichtabfall, der auftritt, wenn ein Exoplanet die Oberfl\u00e4che seines Sterns kreuzt oder \u201evorbeizieht\u201c und so dessen Sternenlicht kurzzeitig blockiert.<\/span><\/p>\n

\u201eIch habe mir den Kopf dar\u00fcber zerbrochen, was das bedeutet, weil dieses Muster mit nichts \u00fcbereinstimmt, was wir \u00fcber diese Systeme wissen\u201c, f\u00fcgte Pasham hinzu.<\/span><\/p>\n

Paschamps Verwirrung wurde beseitigt, als er Forschungsergebnisse entdeckte, die darauf hindeuteten, dass das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie von einem Schwarzen Loch mittlerer Masse umkreist werden k\u00f6nnte \u2013 einem Schwarzen Loch mit einer Masse zwischen 100 und 10.000 Sonnenmassen.<\/span><\/p>\n

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\nEin zweites Schwarzes Loch durchbricht die Akkretionsscheibe seines supermassereichen Begleiters und verursacht kosmische \u201eSituationen\u201c. Jose-Luis Olivares, Massachusetts Institute of Technology<\/span><\/em><\/p>\n

Dieses kleinere Schwarze Loch k\u00f6nnte sein gr\u00f6\u00dferes Gegenst\u00fcck so umkreisen, dass es sich in die Akkretionsscheibe des supermassiven Schwarzen Lochs hinein und aus dieser heraus bewegt. Wenn das kleinere Schwarze Loch dieses Gas und diesen Staub durchbricht, spuckt es eine Gaswolke aus. Bei jedem Tauchgang w\u00fcrde eine weitere Wolke entstehen, daher das periodische Muster dieses \u201eSchluckaufs\u201c.<\/span><\/p>\n

Wenn diese Wolken auf die Erde gerichtet sind, k\u00f6nnten sie als pl\u00f6tzlicher Energieabfall im betroffenen System beobachtet werden, wenn das Licht der Akkretionsscheibe periodisch verfinstert wird, \u00e4hnlich wie das Licht von Sternen von einem vorbeiziehenden Exoplaneten verfinstert wird.<\/p>\n

\u201eIch war von dieser Theorie sehr begeistert und habe ihnen sofort eine E-Mail geschickt und gesagt: \u201aIch denke, wir sehen genau das, was Ihre Theorie vorhersagt\u2018\u201c, f\u00fcgte Paschamp hinzu.<\/span><\/p>\n

Dies veranlasste die Autoren der urspr\u00fcnglichen Studie, Simulationen unter Einbeziehung von NICER-Daten zu erstellen. Sie best\u00e4tigten, dass das beobachtete 8,5-Tage-Signal wahrscheinlich das Ergebnis eines kleinen Schwarzen Lochs ist, das die Akkretionsscheibe seines gr\u00f6\u00dferen Begleiters, eines supermassereichen Schwarzen Lochs, durchbricht.<\/span><\/p>\n

Allerdings erkl\u00e4rt dies immer noch nicht, warum das supermassive Schwarze Loch pl\u00f6tzlich explodierte \u2013 sondern nur, warum der Ausbruch regelm\u00e4\u00dfig schw\u00e4cher wird. Das Team geht davon aus, dass dieses Schwarze Loch entstanden ist, weil ein Stern k\u00fcrzlich seiner \u00e4u\u00dferen Grenze, dem \u201eEreignishorizont\u201c, zu nahe gekommen ist.<\/span><\/p>\n

Der enorme Gravitationseinfluss eines supermassiven Schwarzen Lochs erzeugt enorme Gezeitenkr\u00e4fte bei sich n\u00e4hernden Sternen, die sie vertikal ausdehnen und horizontal zusammendr\u00fccken \u2013 ein Prozess, der \u201eSpaghettifizierung\u201c genannt wird. Dies w\u00fcrde dazu f\u00fchren, dass der Stern durch Gezeitenst\u00f6rungen auseinandergerissen w\u00fcrde, was zu einem starken Lichtblitz und einem pl\u00f6tzlichen Zustrom von Materie f\u00fchren w\u00fcrde, die die Akkretionsscheibe aufhellen w\u00fcrde.<\/span><\/p>\n

Im Fall der neu entdeckten Galaxie speiste das hinzugef\u00fcgte Material offenbar das supermassive Schwarze Loch vier Monate lang, w\u00e4hrend die Explosion andauerte, und f\u00fchrte auch dazu, dass das kleinere sekund\u00e4re Schwarze Loch, als es in dieses Material eintauchte, eine gr\u00f6\u00dfere Gaswolke in die Galaxie schleuderte Luft als gew\u00f6hnlich.<\/p>\n

\u201eWir sehen Hinweise darauf, dass Objekte in verschiedenen Winkeln in die Scheibe eindringen und diese passieren, was das traditionelle Bild einer einfachen Gasscheibe um Schwarze L\u00f6cher in Frage stellt\u201c, sagte Paschamp. \u201eWir glauben, dass es eine riesige Population solcher Systeme gibt.\u201c<\/span><\/p>\n

Richard Saxton ist ein R\u00f6ntgenastronom am Europ\u00e4ischen Zentrum f\u00fcr Weltraumastronomie in Madrid, der nicht an der Studie beteiligt war. Er sagte, die neuen Ergebnisse und die zu ihrer Gewinnung verwendete Technik k\u00f6nnten Astronomen helfen, supermassereiche Schwarze L\u00f6cher und die exotischen Umgebungen, in denen sie leben, besser zu verstehen.<\/span><\/p>\n

\u201eDieses Ergebnis zeigt, dass sehr nahe beieinander liegende supermassive Doppelsterne Schwarzer L\u00f6cher in galaktischen Kernen h\u00e4ufig vorkommen k\u00f6nnten, was einen sehr spannenden Fortschritt f\u00fcr zuk\u00fcnftige Gravitationswellendetektoren darstellt\u201c, sagte Saxton in einer Erkl\u00e4rung. \u201eDies ist ein brillantes Beispiel daf\u00fcr, wie man die Tr\u00fcmmer eines zerst\u00f6rten Sterns nutzen kann, um das Innere des galaktischen Kerns zu beleuchten, der sonst dunkel bleiben w\u00fcrde. Es ist, als w\u00fcrde man mit einem fluoreszierenden Farbstoff ein Leck in einem Rohr finden.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Astronomen haben in den meisten massereichen Galaxien im lokalen Universum, einschlie\u00dflich unserer Milchstra\u00dfe, supermassereiche Schwarze L\u00f6cher mit Massen entdeckt, die das Millionen- oder Milliardenfache der Sonnenmasse betragen. Webbs neue Beobachtungen lieferten Beweise f\u00fcr die anhaltende Verschmelzung zweier Galaxien und ihrer massiven Schwarzen L\u00f6cher, als das Universum gerade einmal 740 Millionen Jahre alt war. Das System ist als ZS7 bekannt. Es wird erwartet, dass sich die meisten bin\u00e4ren Schwarzen L\u00f6cher auf sogenannten \u201equasi-kreisf\u00f6rmigen\u201c Umlaufbahnen befinden. Es wird angenommen, dass eines Tages riesige Schwarze L\u00f6cher entstanden sind, als zwei kleinere Schwarze L\u00f6cher kollidierten und verschmolzen. Und jetzt fragen sich Wissenschaftler, ob wir den Stammbaum des Schwarzen Lochs herausfinden k\u00f6nnen, indem wir \u00fcber Generationen hinweg r\u00fcckw\u00e4rts arbeiten.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1538,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[40,538],"tags":[709,708,707,697],"class_list":{"0":"post-1537","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-kosmos","8":"category-weltraum","9":"tag-galaktischer-kern","10":"tag-gravitationswellen","11":"tag-raumzeit","12":"tag-schwarzes-loch"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1537","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1537"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1537\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1539,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1537\/revisions\/1539"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1538"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1537"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1537"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1537"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}