Das hochmoderne Webb-Weltraumteleskop hat die bisher am weitesten entfernte Verschmelzung Schwarzer Löcher entdeckt. Sie ereignete sich, als das Universum gerade einmal 740 Millionen Jahre alt war. Es ist das erste Mal, dass Astronomen eine Verschmelzung so früh in der Geschichte des Universums beobachtet haben, was einen Rekordbrecher darstellt.
Schwarze Löcher sind massereiche Objekte, die überall in unserem Universum verstreut sind. Ihre Gravitationsfelder sind so stark, dass nicht einmal Licht ihrem Ereignishorizont entkommen kann. Die Verschmelzung schwarzer Löcher ist genau das, wonach es sich anhört: langsame, gefürchtete Tänze zwischen zwei dieser Objekte, oft im Zentrum ihrer jeweiligen Galaxien, die schließlich zu einem einzigen Objekt verschmelzen.
Die jüngste Verschmelzungsbeobachtung wurde von einem Astronomenteam im Mai 2023 mit dem NIRSpec-IFU-Instrument des Webb-Teleskops durchgeführt. Das kosmische Treffen der Löcher ereignete sich, als das Universum etwa eine dreiviertel Milliarde Jahre alt war (zum Vergleich: das Universum ist heute 13 Milliarden Jahre älter!), in einem Galaxiensystem mit Namen ZS7.
Die Verschmelzung wurde dank spektrografischer Merkmale akkretierender Schwarzer Löcher entdeckt – also Schwarzer Löcher, die aktiv Material aufnehmen –, die für erdgebundene Teleskope nicht sichtbar sind. Glücklicherweise befindet sich Webb in L2, einer Weltraumregion 1,6 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, von wo aus es noch tiefer ins Universum blicken kann.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Verschmelzung von Schwarzen Löchern ein wichtiger Weg ist, durch den Schwarze Löcher schnell wachsen können, sogar in der kosmischen Morgendämmerung“, sagte Hannah Übler, Astronomin an der Universität Cambridge und Hauptautorin der Studie, in einem ESA-Bericht. freigeben„Zusammen mit anderen Webb-Befunden über aktive, massereiche Schwarze Löcher im fernen Universum zeigen unsere Ergebnisse auch, dass massereiche Schwarze Löcher die Entwicklung von Galaxien von Anfang an geprägt haben.“
Webbs Sehvermögen ist so scharf, dass das Team die beiden Schwarzen Löcher räumlich trennen und so einige ihrer physikalischen Eigenschaften enthüllen konnte. Eines der Löcher hat etwa die 50-Millionen-fache Masse der Sonne, während das andere von einer dichten Gaswolke verdeckt ist. Der vollständige Artikel des Teams zu dieser Entdeckung wurde veröffentlicht unter: veröffentlicht heute in den Monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Wenn Schwarze Löcher verschmelzen, Gravitationsstoßwellen aussenden die die Raumzeit über Milliarden Lichtjahre zusammenziehen und dehnen. Diese Wellen werden von Observatorien wie denen der LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration entdeckt, zu einem Teil von Gravitationswellen erstmals 2015 entdeckt.
Für das Verständnis des Gravitationsuniversums zeichnet sich jedoch eine rosigere Zukunft ab. ESA formal verabschiedet die Laser Interferometer Space Antenna (LISA), ein weltraumgestütztes Gravitationswellen-Observatorium, im Januar und ebnete damit den Weg für den schließlichen Start und den Betrieb der Raumsonde.
„Die Ergebnisse von Webb zeigen uns, dass leichtere Systeme, die von LISA erkannt werden können, weitaus häufiger vorkommen sollten als bisher angenommen“, sagte Nora Luetzgendorf, LISAs leitende Projektwissenschaftlerin bei der Europäischen Weltraumorganisation, in derselben Pressemitteilung. „Das wird uns höchstwahrscheinlich dazu veranlassen, unsere Modelle an die LISA-Raten in diesem Massenbereich anzupassen. Dies ist lediglich die Spitze des Eisbergs.“
Zusammengenommen enthüllt die nächste Generation von Weltraumteleskopen nicht nur die frühesten Schwarzen Löcher, sondern auch ihre Häufigkeit im Universum. Die Lösung der Rätsel der Schwarzen Löcher – wie sie wachsen, mit den sie umgebenden Regionen interagieren und sie formen – wird Astrophysikern helfen, einige der grundlegendsten Geheimnisse des Universums zu verstehen.
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