Astronomen entdecken erstmals enges Doppelsystem aus supermassiven Schwarzen Löchern

Was die Studie zeigt

Ein internationales Team unter der Leitung für Radioastronomie (MPIfR) Bonn hat direkte Anzeichen für ein Paar supermassiver Schwarzer Löcher Zentrum 501 gefunden. Die Ergebnisse wurden in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" veröffentlicht. Die Forscher analysierten hochauflösende Beobachtungen über mehrere Radiobandbreiten hinweg.

Die Daten wurden über einen Zeitraum 23 Jahren in zahlreichen Beobachtungssequenzen gesammelt. Statt nur eines Jets zu finden, identifizierten die Wissenschaftler einen zweiten Strahl. Der erste Jet ist auf die Erde gerichtet und erscheint daher außergewöhnlich hell, was eine langjährige Untersuchung ermöglichte.

Der zweite Jet zeigt in eine andere Richtung, was seine Detektion erheblich erschwerte. Innerhalb weniger Wochen zeichneten die Forscher wesentliche Veränderungen an diesem zweiten Strahl auf.

Der zweite Jet tritt hinter dem

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", Silke Britzen.

Ein System aus zwei Schwarzen Löchern kann dies erklären: „Die Orbital-Ebene schaukelt", ergänzte sie. 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. Durch die Untersuchung langfristiger Veränderungen und wiederkehrender Helligkeitsmuster in den Jets schlossen die Forscher, dass es sich bei dem Objekt um ein schnell rotierendes Schwarzes-Loch-Doppelsternsystem handelt.

Das System ist mit Massen zwischen

Das System ist mit Massen zwischen 100 Millionen und einer Milliarde Sonnenmassen bemerkenswert klein. Je nach ihrer tatsächlichen Masse könnten sich das Paar schnell genug zusammenziehen, um in nur 100 Jahren zu verschmelzen.

Mrk 501 sehr 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. 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

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