Ein neues Modell legt nahe, dass die Verschmelzung von supermassiven Schwarzen Löchern in unheimlichem ultraviolettem und Röntgenlicht leuchtet, wenn sie zu einem unvermeidlichen Absturz führen.
Supermassive Schwarze Löcher sind millionen- oder milliardenfach so groß wie die Sonnenmasse und befinden sich laut einer NASA-Erklärung in nahezu jeder Galaxie, die mindestens so groß ist wie unsere eigene Milchstraße. Wissenschaftler wissen, dass sich Galaxien häufig verbinden; Dies wird zum Beispiel mit der Milchstraße und Andromeda in etwa 4 Milliarden Jahren geschehen.
"Wir wissen, dass sich Galaxien mit zentralen supermassiven Schwarzen Löchern im Universum ständig verbinden, aber wir sehen nur einen kleinen Teil der Galaxien mit zwei [Schwarzen Löchern] in der Nähe ihrer Zentren", so Scott Noble, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland , sagte in einer Erklärung. [Keine Flucht: Tauchen Sie in ein Schwarzes Loch (Infografik)]
Während Wissenschaftler schon früher Fusionen von Schwarzen Löchern gesehen haben, waren diese laut Aussage viel kleiner - vergleichbar mit der Größe eines Sterns, dh zwischen dem Drei- und ein paar Dutzendfachen der Sonnenmasse. Diese Fusionen von Schwarzen Löchern in Sterngröße wurden mit dem Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) der National Science Foundation nachgewiesen. Wissenschaftler fanden sie durch Detektion von Gravitationswellen, die Wellen in der Raumzeit sind, die nach diesen großen Fusionen erzeugt werden.
Supermassive Fusionen von Schwarzen Löchern werden schwieriger zu finden sein, sagten NASA-Beamte in der Erklärung, da sie oft viel weiter voneinander entfernt sind und schwächere Gravitationswellensignale aussenden. Um dieses winzige Signal zu erkennen, müssen sich die Detektoren im Weltraum befinden, um nicht durch seismische Wellen auf unserem eigenen Planeten gestört zu werden. Eine zukünftige Mission, die dies tun könnte, ist die Laserinterferometer-Weltraumantenne (LISA) der Europäischen Weltraumorganisation, deren Start in den 2030er Jahren geplant ist.
Es gibt jedoch eine andere mögliche Methode, um supermassive Fusionen zu finden. Wenn Galaxien verschmelzen, bringen sie Ansammlungen von Gas, Staub, Sternen und Planeten mit. Während der Kollision wird ein Großteil dieses Materials in Richtung der Schwarzen Löcher gezogen - die dann beginnen, das Material zu "fressen" und Strahlung erzeugen, die Astronomen sehen sollten (bevor das Material den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs überschreitet).
Die neue Simulation folgte dem, was über drei Umlaufbahnen supermassiver Schwarzer Löcher geschieht, die etwa 40 Umlaufbahnen von der vollständigen Verschmelzung entfernt sind. Das Modell legt nahe, dass zu diesem Zeitpunkt bei der Fusion UV-Licht und energiereiche Röntgenstrahlen in Teleskopen sichtbar sind.
"Drei Bereiche lichtemittierenden Gases leuchten, wenn die Schwarzen Löcher verschmelzen, die alle durch heiße Gasströme verbunden sind: ein großer Ring, der das gesamte System umgibt und als Zirkumbinärscheibe bezeichnet wird, und zwei kleinere um jedes Schwarze Loch herum, sogenannte Mini-Scheiben." NASA-Beamte sagten.
"Alle diese Objekte senden überwiegend UV-Licht aus", so die Beamten weiter. "Wenn Gas mit hoher Geschwindigkeit in eine Mini-Scheibe strömt, interagiert das UV-Licht der Scheibe mit der Korona jedes Schwarzen Lochs, [einer] Region energiereicher subatomarer Partikel über und unter der Scheibe. Diese Wechselwirkung erzeugt Röntgenstrahlen Die Akkretionsrate ist niedriger, das UV-Licht wird im Vergleich zu den Röntgenstrahlen gedimmt. "
Die Simulation legt nahe, dass Röntgenstrahlen bei einer supermassiven Schwarzlochfusion heller und variabler sind als Röntgenstrahlen, die bei einzelnen supermassiven Schwarzen Löchern beobachtet werden. (Die Änderungen haben damit zu tun, wie schnell Gas um die Umlaufbahnen des Schwarzen Lochs herum ist, sowie mit den Umlaufbahnen der verschmelzenden Schwarzen Löcher selbst.)
Die Simulation wurde am Supercomputer Blue Waters des National Center for Supercomputing Applications an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign durchgeführt. Diese spezielle Simulation schätzt die Gastemperaturen, während zukünftige Simulationen Parameter wie Temperatur, Gesamtmasse und Entfernung enthalten werden, um die Auswirkungen auf das Licht zu sehen, das die Fusion gemäß der Aussage abgibt.
Die neue Arbeit wurde gestern (2. Oktober) im Astrophysical Journal veröffentlicht.
