Eine künstlerische Darstellung von sonnengroßen Schwarzen Löchern, die einem supermassereichen Schwarzen Loch ausgeliefert sind. J. Samsing / Niels-Bohr-Institut
Manchmal gibt es kein Entrinnen.
Wissenschaftler haben ein supermassereiches Schwarzes Loch entdeckt, das drei weitere Schwarze Löcher in der monströsen Scheibe eingeschlossen hat, die um es herumwirbelt, wo Zeit und Raum beginnen, sich zu drehen und zu krümmen.
Aber mit drei Schwarzen Löchern in solch relativer Nähe ist die lokale Umgebung der Raumzeit zu einem Ort geworden, an dem Chaos herrscht – wo Gravitationswellen ineinander schlagen und das Gewebe des Universums selbst dehnen und zerquetschen, so eine aktuelle Studieveröffentlicht in der ZeitschriftNatur.
Unnötig zu sagen, dass nichts Lebendes dort lange überleben würde.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch beugt der Verschmelzung kleinerer Schwarzer Löcher
Die neue Forschung untersuchte ein bizarres Gravitationswellenereignis, das im Mai 2019 beobachtet wurde und Wissenschaftler weiterhin verblüfft. Gravitationswellen sind wellenartige Wellen, die sich durch die Raumzeit ausbreiten, wenn das Gewebe der physischen Realität durch extrem katastrophale Ereignisse wie die Verschmelzung von Schwarzen Löchern verändert wirdAber das Ereignis in dieser Studie hinterließ ein mittelgroßes Schwarzes Loch – und Wissenschaftler können es weder klar sehen noch erklären.
Weitere Updates zu dieser Geschichte und mehr mit Die Blaupause, unser täglicher Newsletter: Hier kostenlos anmelden.
Am mysteriösesten ist, dass seine kreisförmige Bahn seltsam unterbrochen wurde, als sich die beiden Schwarzen Löcher einander näherten.
„Das Gravitationswellenereignis GW190521 ist die bisher überraschendste Entdeckung“, sagte Imre Bartos, Mitautor der Studie und Physiker an der University of Florida, in eine Aussage.
Als das verblüffende Signal zum ersten Mal in den Daten auftauchte, dachten die Wissenschaftler, es könnte sich um eine Verschmelzung von Schwarzen Löchern in einer Region des Weltraums handeln, in der es viele Schwarze Löcher gab. Sterngroße Schwarze Löcher entstehen, wenn ein großer Stern stirbt. Jeder istist ungefähr ein Dutzend Mal so schwer wie unsere Sonne. Aber supermassive Schwarze Löcher lauern im Zentrum ganzer Galaxien einschließlich unserer und bestehen aus genug Materie, um ihre stellargroßen Gegenstücke millionenfach zu überwiegen.
Das ist ein riesiges, schweres Monster, das die Realität verbiegt. Gehen Sie ihm niemals zu nahe.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch, das in der Nähe einer katastrophalen Fusion lauert
Und während die Verschmelzung im Mai 2019 wahrscheinlich zu einem mittelgroßen Schwarzen Loch führte, das ungefähr die 100- bis 1.000-fache Masse der Sonne hatte, lauerte etwas in der Nähe, was es schwierig machte, genau zu verstehen, wie es entstanden ist.
Astronomen stellten die Hypothese auf, dass eines der Schwarzen Löcher, die an der beobachteten Kollision beteiligt waren, schon einmal in einem gewesen war – im Wesentlichen sagten sie, dass dies nicht ihr erstes Rodeo war.
Wenn dies der Fall wäre, hätte das neu gebildete Schwarze Loch die 142-fache Masse unserer Sonne. Aber damit es zu zwei aufeinander folgenden Kollisionen kommt, schlugen die Wissenschaftler, die GW190521 untersuchten, vor, dass das beobachtete Ereignis in der Nähe einer aktiven Galaxie stattfandKern, der ein besonders dynamisches supermassereiches Schwarzes Loch enthält. Dies ist eine Region des Weltraums, in der Schwarze Löcher könnten sehr häufig sein, wobei ältere Sterne mit genügend Masse, um kritisch zu werden und sich in ihre eigenen Singularitäten zu formen, häufig vorkommen.
Aber die neuere Studie untersuchte eine neue Möglichkeit: Die beiden Schwarzen Löcher wirbelten bei der Kollision nicht um die Schwerkraft des anderen herum. Stattdessen waren ihre Umlaufbahnen elliptisch und ähnelten eher kolossalen Ovalen als Kreisen. Das war etwas, was niemand gesehen hatteda man dachte, dass wenig die immense Schwerkraft von zwei schwarzen Löchern, die kurz vor dem Einschlag stehen, stören könnte.
Supermassereiche Schwarze Löcher stören die Verschmelzung kleinerer
Physiker beschlossen Modellkollisionen von Schwarzen Löchern — und sobald sie ein weiteres, supermassives Schwarzes Loch in der Nähe postierten, änderte sich alles. Wenn Sie ein supermassives Schwarzes Loch in dieses System einfügen, erzeugt es eine massive Scheibe aus Materie, die sich um es dreht, wie ein Sonnensystem nur so,viel größer.
Und anstelle von Planeten ist der aktive Kern einer Galaxie supermassereiches Schwarzes Loch von kleineren, stellargroßen Schwarzen Löchern umgeben, die über die Scheibe verstreut sind, wie eine Handvoll dunkler Murmeln, die in einen Trichter geworfen werden. Die jüngste Forschung hat dies identifiziertdieses Modell aufgrund der enormen lokalen Gravitationskraft als nahezu zweidimensionales System.
Dies führte dazu, dass die Wahrscheinlichkeit einer exzentrischen oder ovalen Verschmelzung zwischen zwei kleineren Schwarzen Löchern in die Höhe schoss, bis zu 100-mal wahrscheinlicher, sagte Johan Samsing, ein Astrophysiker des Niels-Bohr-Instituts in Dänemark.
Exzentrische Tendenzen - Etwa die Hälfte von die Fusionen in einer solchen Scheibe wäre exzentrisch, nicht kreisförmig.
"In diesen Umgebungen sind die typische Geschwindigkeit und Dichte von Schwarzen Löchern so hoch, dass kleinere Schwarze Löcher herumhüpfen wie in einem riesigen Billardspiel und große kreisförmige Doppelsterne nicht existieren können", sagte der Astrophysiker Bence Kocsis von der Universität Oxford, UK, in der Erklärung.
Nachdem diese neue dynamische Höllenlandschaft von Schwarzen Löchern enthüllt wurde, besteht der nächste Schritt darin, weitere Kollisionen von Schwarzen Löchern in diesen Umgebungen zu finden. Und natürlich geht nie dorthin.