Bildnachweis: Hubble
Wenn schwarze Löcher kollidieren, pass auf! Ein enormer Ausbruch von Gravitationsstrahlung entsteht, wenn sie gewaltsam zu einem massiven Schwarzen Loch verschmelzen. Der Tritt? Das während der Kollision auftretende Problem könnte das Schwarze Loch aus seiner Galaxie entfernen.
Eine neue Studie beschreibt die Folgen einer solchen intergalaktischen Kollision.
Der Astrophysiker David Merritt, Professor am Rochester Institute of Technology, und die Co-Autoren Milos Milosavljevic (Caltech), Marc Favata (Cornell University), Scott Hughes (Massachusetts Institute of Technology) und Daniel Holz (University of Chicago) untersuchen die Folgen von Tritten durch Gravitationswellen in ihrem Artikel "Konsequenzen des Rückstoßes der Gravitationsstrahlung" Kürzlich im Astrophysical Journal eingereicht und online unter http://arXiv.org/abs/astro-ph/0402057 veröffentlicht.
Es wird angenommen, dass praktisch alle Galaxien in ihren Zentren supermassereiche Schwarze Löcher enthalten. Nach der aktuellen Theorie wachsen Galaxien durch Fusionen mit anderen Galaxien. Wenn zwei Galaxien verschmelzen, bilden ihre zentralen Schwarzen Löcher ein binäres System und drehen sich umeinander, um schließlich zu einem einzigen Schwarzen Loch zu verschmelzen. Die Koaleszenz wird durch die Emission von Gravitationsstrahlung angetrieben, wie es Einsteins Relativitätstheorie vorhersagt.
Merritt und seine Kollegen bestimmten, wie schnell sich ein Schwarzes Loch bewegen muss, um dem Gravitationsfeld einer Galaxie vollständig zu entkommen. Sie fanden heraus, dass größere und hellere Galaxien stärkere Gravitationsfelder haben und einen größeren Tritt erfordern würden, um ein Schwarzes Loch auszuwerfen als die kleineren Systeme. Ebenso könnten weniger heftige Stöße das Schwarze Loch aus seinem Haus im Zentrum einer Galaxie werfen, um später wieder in Position zu kommen.
Die Kicks stellen auch Theorien in Frage, die aus hierarchischen Fusionen kleinerer Schwarzer Löcher, beginnend im frühen Universum, supermassereiche Schwarze Löcher entwickeln würden. "Der Grund ist, dass Galaxien vor langer Zeit kleiner waren und die Tritte die schwarzen Löcher leicht von ihnen entfernt hätten." Sagt Merritt.
Laut Merritt und seinen Mitautoren ist es wahrscheinlicher, dass supermassereiche Schwarze Löcher den größten Teil ihrer Masse durch die Anreicherung von Gas erreichten und dass Fusionen mit anderen Schwarzen Löchern erst stattfanden, nachdem die Galaxien ungefähr ihre aktuelle Größe erreicht hatten.
"Wir wissen, dass es in den Zentren riesiger Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße supermassereiche Schwarze Löcher gibt." sagt Merritt. Aber soweit wir wissen, haben die kleineren Sternensysteme keine schwarzen Löcher. Vielleicht haben sie es früher getan, aber sie wurden rausgeschmissen.
Der Kick - eine Folge von Einsteins Relativitätsgleichungen - tritt auf, weil Gravitationswellen, die während des letzten Eintauchens emittiert werden, anisotrop sind und einen Rückstoß erzeugen. Der Effekt wird maximiert, wenn ein Schwarzes Loch merklich größer als das andere ist.
Während Astrophysiker dieses Phänomen seit den 1960er Jahren kennen, verfügte bisher niemand über die erforderlichen Analysewerkzeuge, um die Größe des Effekts genau zu berechnen. Die erste genaue Berechnung der Größe der Tritte wurde in einem Begleitpapier von Favata, Hughes und Holz berichtet, das auch online unter http://arXiv.org erscheint.
Merritt merkt an, dass es keine eindeutigen Beobachtungsnachweise dafür gibt, dass die Tritte stattgefunden haben. Er behauptet, dass die beste Chance, direkte Beweise zu finden, darin besteht, kurz nach dem Tritt ein Schwarzes Loch zu finden, möglicherweise in einer Galaxie, die kürzlich eine Fusion mit einer anderen Galaxie durchlaufen hat.
"Sie würden ein außermittiges Schwarzes Loch sehen, das noch nicht ganz in die Mitte zurückgekehrt ist." er sagt. "Obwohl die Wahrscheinlichkeit, dies zu beobachten, gering ist, würde ich mich nicht wundern, wenn Astronomen wissen, wonach sie suchen müssen, wenn irgendwann jemand einen findet."
Originalquelle: RIT-Pressemitteilung
