Ein Lichtblitz, wie er noch nie zuvor aufgenommen wurde

Astronomen sagen, sie hätten einen unerwarteten Funken bei einer Kollision zweier Schwarzer Löcher eingefangen.

Caltech / R. Hurt (IPAC)

Astronomen springen normalerweise nicht aus dem Bett, wenn sie mitten in der Nacht die Warnung erhalten, dass irgendwo in der Ferne zwei Schwarze Löcher ineinander geknallt sind und Stoßwellen durch das Universum geschickt haben. Heutzutage grenzt die Entdeckung kollidierender Schwarzer Löcher an Routine und Astronomen wissen, was zu tun ist: Schlafen Sie weiter.

Sie werden im Falle einer Fusion zwischen Neutronensterne – übrig gebliebene Kerne von Riesensternen, denen der Treibstoff ausgegangen ist und die implodiert sind – damit sie Teleskope herbeirufen können, um den Himmel auf der Suche nach einem Lichtblitz abzusuchen . Aber bei zwei Schwarzen Löchern gibt es nicht viel zu sehen. Meistens.

Astronomen angekündigt heute, dass sie einen Funken aus der Kollision zweier weit entfernter Schwarzer Löcher entdeckt haben. Falls bestätigt, wäre die Entdeckung das erste Mal, dass Astronomen Licht einfangen, das durch die Verbindung der dunkelsten Objekte im Universum entsteht.

Aber Schwarze Löcher emittieren kein Licht; sie fangen es ein. Bei einer unglücklichen Begegnung mit einem Schwarzen Loch können ganze Sterne zerfetzt und verschluckt werden. Wie könnte eine Begegnung zwischen zwei Schwarzen Löchern das Licht erzeugen, das unsere Augen sehen können?

Es geschah letzten Mai – zumindest aus unserer Sicht, denn es dauert viele Millionen Jahre, bis die Folgen solcher Ereignisse die Erde erreichen. Die Gravitationswellen machten sich wie üblich an den eigens dafür entwickelten Observatorien in den USA und Italien bemerkbar. Etwa zur gleichen Zeit machte ein Observatorium in Kalifornien, das darauf programmiert war, leuchtende Objekte am Himmel zu entdecken, seine nächtlichen Runden. Es fing ein helles Aufflackern in der Dunkelheit auf. Astronomen verfolgten den Blitz zum Zentrum einer entfernten Galaxie, wo ein supermassives Schwarzes Loch liegt, umgeben von einer glühenden Scheibe aus wirbelndem Gas und Staub.

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Die Scheibe beherbergt kleinere Schwarze Löcher, und manchmal kommen sie nahe genug, um zu kollidieren. Die Forscher hinter dem neuen Papier, das heute in . veröffentlicht wurde Physische Überprüfungsschreiben , glauben, dass, als zwei dieser Schwarzen Löcher zusammenschlugen, die Kraft des Aufpralls den Raum um sie herum verformte und Gravitationswellen nach außen sandte, wie Ringe in einem Teich. Die Schwarzen Löcher verschmolzen zu einem einzigen, größeren Schwarzen Loch und schossen durch die Gasscheibe, stießen nahe Materie aneinander und erhitzten sie. Die plötzliche Bewegung ließ das umgebende Gas noch heller leuchten – hell genug, damit Teleskope auf der Erde eine Fackel erkennen konnten. Der Grund, warum wir davon Licht bekommen, liegt darin, dass die binäre Verschmelzung Schwarzer Löcher in eine viel aufregendere Umgebung eingebettet ist, sagt Mansi Kasliwal, Astronomieprofessor am Caltech und einer der Autoren des neuen Papiers.

Die Forscher glauben, dass der Lichtblitz und die Gravitationswellen hier aus demselben Ereignis entstanden sind.

Das Leuchtfeuer erleuchtet das Unsichtbare, sagte mir Rosanne Di Stefano, eine Astrophysikerin an der Harvard University, die nicht an der Forschung beteiligt war. Es spendet Licht in einer Region, in der etwas Faszinierendes passiert ist und ein faszinierendes Objekt immer noch existiert – die Fusion.

Das von den Forschern untersuchte Stück Himmel ist voller Galaxien, und Astronomen sind nicht überrascht, wenn sie Supernovae, die leuchtenden Explosionen sterbender Sterne, einfangen, die in der Nähe aufplatzen. Die Astronomen sagen, dass sie Supernovae und mehrere Erklärungen für das Leuchten in Betracht gezogen und ausgeschlossen haben. Sie weisen auch auf das Verhalten des Schwarzen Lochs im Zentrum der betreffenden Galaxie hin; Wenn es sich von nahem Material ernährt, kann das Schwarze Loch einige spektakuläre Lichtshows bieten, aber Beobachtungen zeigen, dass das Objekt 15 Jahre lang ziemlich stabil blieb, bevor es im letzten Frühjahr plötzlich anschwoll.

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Dennoch sagte Di Stefano, sie sei noch nicht davon überzeugt, dass die Fusion der Grund für das Aufflackern ist. Für sie ähnelt die Signatur des Flares, die in dieser Studie beschrieben wurde, einem Ausbruch, den sie in ihrer eigenen Arbeit begegnet mit schwarzen Löchern. Dieses Aufflackern, sagte sie, wurde erzeugt, als ein supermassives Schwarzes Loch vor einem anderen, nahe gelegenen supermassiven Schwarzen Loch vorbeizog. Obwohl die beiden massiven Objekte nie wirklich kollidierten, verzogen ihre Bewegungen die helle Scheibe aus kosmischem Material um eines der Schwarzen Löcher, so dass es der Erde wie ein plötzlicher, heller Blitz erschien.

Astronomen fanden den in der neuen Veröffentlichung beschriebenen Blitz in Archivteleskopdaten. Als sie Monate später erkannten, dass das Licht möglicherweise von einem Schwarz-Loch-Mash-up stammte, verblasste das Leuchten bereits und wurde zu schwach, um genauere Untersuchungen zu ermöglichen. Aber bald haben sie die Gelegenheit dazu: Das Team prognostiziert anhand von Computersimulationen, dass das Schwarze Loch, das aus dieser gewaltigen Kollision geschmiedet und herausgeschleudert wurde, irgendwann in den nächsten paar Jahren wieder in die Scheibe aus heißem Material zoomen wird Jahre. Das Ereignis würde einen weiteren brillanten Lichtblitz erzeugen, und dieses Mal werden Astronomen bereitstehen, um ihn einzufangen.

Im Moment tappen die Forscher bei neuen Kollisionen im Dunkeln; die Gravitationswellendetektoren waren pausiert Ende März wegen der Coronavirus-Pandemie und haben den Betrieb noch nicht wieder aufgenommen. Wenn Teleskope in den kommenden Monaten weitere faszinierende Fackeln am Nachthimmel entdecken, wird es keine Möglichkeit geben, zu überprüfen, ob das Licht von zwei der mysteriösesten Objekte des Universums strömt, die sich in einem weltraumverzerrenden Zusammenstoß zusammenführen.

Wir werden nicht wissen, was wir verpasst haben, außer dass das Universum so groß ist, dass es selten etwas so Besonderes gibt, dass es nur einmal passiert, sagt Maya Fishbach, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der University of Chicago, die Gravitationswellenastronomie studiert. und war an den neuen Erkenntnissen nicht beteiligt. Ich bin sicher, was auch immer wir verpasst haben, es wird ein anderes System geben, das ihm sehr ähnlich ist, das wir, wenn wir es wieder einschalten, dann fangen werden.