Astronomen entdecken erstmals enges Doppelsystem aus supermassiven Schwarzen Löchern

Die alleinige Ansammlung (Akkretion) wäre dafür zu langsam, was darauf hindeutet, dass Verschmelzungen mit anderen massereichen Schwarzen Löchern eine entscheidende Rolle bei ihrem Wachstum spielen.

Galaxienkollisionen sind im gesamten Universum häufig, sodass es wahrscheinlich ist, dass auch die supermassereichen Schwarzen Löcher in ihren Zentren sich Laufe der Zeit verschmelzen werden. Bevor sie zu einem einzigen Objekt verschmelzen, werden die beiden Schwarzen Löcher sich gegenseitig umkreisen und dabei allmählich näher zusammenrücken.

Dennoch haben Wissenschaftler Schwierigkeiten, die letzten Phasen dieses Prozesses präzise zu modellieren. Trotz der Häufigkeit über kosmische Zeitskalen wurde bisher kein enges Paar supermassiver Schwarzer Löcher zweifelsfrei identifiziert. Eine neue Studie zur Galaxie Markarian 501 (Mrk 501) Sternbild Herkules liefert nun überzeugende Belege.

Ein internationales Team unter der Leitung

Ein internationales Team unter der Leitung für Radioastronomie (MPIfR) Bonn hat direkte Anzeichen für ein Paar supermassiver Schwarzer Löcher Zentrum 501 entdeckt. Die Ergebnisse wurden in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Zwillingsjets enthüllen ein verborgenes Paar Schwarzer Löcher.

Der supermassive Schwarze Loch Zentrum 501 erzeugt einen leistungsstarken Teilchenstrahl, der sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum bewegt. Um diese Region zu untersuchen, analysierten die Forscher hochauflösende Beobachtungen über mehrere Radiobandbreiten hinweg.

Die Daten wurden über einen Zeitraum 23 Jahren in zahlreichen Beobachtungssequenzen gesammelt. Statt nur eines Jets zu finden, identifizierte das Team auch einen zweiten Jet.

Die Beobachtungen liefern das erste direkte

Die Beobachtungen liefern das erste direkte Bild eines solchen Systems in einem galaktischen Zentrum und bieten starke Belege für ein zweites supermassives Schwarzes Loch. „Wir haben so lange nach ihm gesucht, und dann kam es als vollständige Überraschung, dass wir nicht nur einen zweiten Jet sehen konnten, sondern sogar seine Bewegung verfolgen konnten", sagte Silke Britzen.

Der erste Jet ist auf die Erde gerichtet, erscheint daher außergewöhnlich hell und ermöglichte Astronomen, ihn über viele Jahre hinweg zu untersuchen. Der zweite Jet zeigt in eine andere Richtung, was seine Detektion erheblich erschwert hat. Innerhalb weniger Wochen zeichneten die Forscher wesentliche Veränderungen auf.

Der zweite Jet tritt hinter dem größeren Schwarzen Loch hervor und bewegt sich in einem sich wiederholenden Muster gegen den Uhrzeigersinn um dieses. „Die Auswertung der Daten fühlte sich an, als befände man sich auf einem Schiff.

Das gesamte Jetsystem ist Bewegung." Ein

Das gesamte Jetsystem ist Bewegung." Ein System aus zwei Schwarzen Löchern kann dies erklären: „Die Orbital-Ebene schaukelt", Silke Britzen. Während einer Beobachtung Juni 2022 folgte die Strahlung des Systems einem so stark verzerrten Pfad, dass sie wie ein Ring erschien, der als Einstein-Ring bekannt ist.

Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass das System perfekt zur Erde ausgerichtet war. Das Vordergrund liegende Schwarze Loch wirkte dann als Gravitationslinse und krümmte das Licht des zweiten Jets dahinter.

Hinweise auf ein schnell rotierendes Schwarzes-Loch-Doppelsternsystem Durch die Untersuchung langfristiger Veränderungen und wiederkehrender Helligkeitsmuster in den Jets schlossen die Forscher, dass sich die beiden Schwarzen Löcher alle umeinander bewegen.

Technik und Auswirkungen

Ihr Abstand beträgt etwa 250 bis 540 Erd-Sonnen-Entfernungen (ungefähr 23,2 bis 50,2 Milliarden Meilen bzw. 37,4 bis 80,8 Milliarden Kilometer), was für Objekte mit Massen zwischen 100 Millionen und einer Milliarde Sonnenmassen bemerkenswert klein ist.

Je nach ihrer tatsächlichen Masse könnten sich das Paar schnell genug zusammenziehen, um in nur 100 Jahren zu verschmelzen. Mrk 501 so weit, können selbst die fortschrittlichsten Instrumente die beiden Schwarzen Löcher nicht direkt als getrennte Objekte auflösen.

Auch das Event Horizon Telescope (EHT), das 2019 und 2022 die ersten Bilder eines Schwarzen Lochs aufgenommen hat, verfügt nicht über die erforderliche Auflösung. Infolgedessen werden Astronomen das schrumpfende Umlaufbahn des Paares nicht direkt beobachten können.

Was die Studie zeigt

Dennoch erwarten Forscher, Anzeichen der abnehmenden Trennung durch Gravitationswellen nachweisen zu können. Das System sollte extrem niederfrequente Gravitationswellen erzeugen, die mit Pulsar-Timing-Arrays (PTAs) beobachtet werden könnten.

Supermassive Schwarze-Loch-Doppelsterne (SMBHBs) gelten bereits als führende Erklärung für den Gravitationswellenhintergrund, der 2023 vom Europäischen Pulsar-Timing-Array und anderen Kollaborationen detektiert wurde.

Mrk 501 hat sich nun als einer der stärksten Kandidaten für die Verknüpfung supermassiven Schwarzen-Loch-Doppelstern herausgestellt. „Wenn Gravitationswellen nachgewiesen werden, könnten wir sogar beobachten, wie ihre Frequenz stetig ansteigt, während die beiden Riesen sich zur Kollision spiralförmig nähern – eine seltene Gelegenheit, den Ablauf einer Verschmelzung supermassiver Schwarzer Löcher live zu verfolgen", sagte Mitautor Héctor Olivares.

Quelle: „Detection of a second jet within the nuclear core Mrk 501", H. Olivares, Gopal-Krishna, F. Jaron, I. N. Pashchenko, E. Kun, F. K. Schinzel, J. Becerra González, D. Paneque und N. R. MacDonald, 27. März 2026, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. DOI: 10.1093/mnras/stag291