Wissenschaftler haben zwei supermassive Schwarze-Loch-Paare – „Gondor“ und „Rohan“ genannt – mithilfe einer neuartigen Nachweismethode identifiziert, die Gravitationswellensignale mit Beobachtungen von Quasaren verknüpft. Diese Entdeckung liefert die ersten konkreten Maßstäbe für die Erkennung einzelner, kontinuierlicher Gravitationswellen und die Kartierung verschmelzender Schwarzer Löcher im gesamten Kosmos.
Die „Leuchtfeuer“ verschmelzender Schwarzer Löcher
Die vom nordamerikanischen Nanohertz-Observatorium für Gravitationswellen (NANOGrav) durchgeführte Forschung nutzt das Prinzip, dass supermassive Doppelsterne von Schwarzen Löchern zunehmende Frequenzen von Gravitationswellen aussenden, wenn sie spiralförmig auf eine Kollision zusteuern. Quasare, die durch die aktive Versorgung supermassereicher Schwarzer Löcher angetrieben werden, fungieren als „Leuchtfeuer“ – sie strahlen nachweisbare Gravitationswellen aus, wenn ein Doppelsternsystem vorhanden ist.
Dieser Ansatz ist bedeutsam, da die Wahrscheinlichkeit, dass supermassive Schwarze Löcher innerhalb von Quasaren verschmelzen, fünfmal höher ist. Durch die Analyse von 114 aktiven galaktischen Kernen (AGNs), den hellen Zentren von Galaxien, konnten Forscher Gondor (offiziell SDSS J0729+4008) und Rohan (SDSS J1536+0411) als Hauptkandidaten identifizieren.
Eine neue Ära in der Gravitationswellenerkennung
Die Methode von NANOGrav kombiniert die Erkennung des Hintergrund-Gravitationswellen-„Brummens“ mit präzisen Quasar-Beobachtungen. Dieser zweigleisige Ansatz bietet eine effizientere Möglichkeit zur Identifizierung verschmelzender Schwarzer Löcher als herkömmliche Methoden.
Die Ergebnisse des Teams haben unmittelbare Auswirkungen auf die Gravitationswellenastronomie:
- Es bietet einen systematischen Rahmen für zukünftige Erkennungen.
- Es erleichtert die Erstellung einer Gravitationswellen-Hintergrundkarte.
- Es könnte unser Verständnis von Galaxienverschmelzungen, der Physik von Schwarzen Löchern und der Natur der Gravitationswellen selbst verfeinern.
Die Benennung der Binärsysteme – nach Orten in Tolkiens „Der Herr der Ringe“ – war teilweise eine Hommage an die beteiligten Forscher (Rohan Shivakumar) und eine Anspielung auf die dramatische Bildsprache der beleuchteten Leuchtfeuer, die einen drohenden Konflikt in der Geschichte signalisierten. Wie Mingarelli es ausdrückte: „Die Leuchtfeuer wurden angezündet!“
Zukünftige Auswirkungen
NANOGrav wird seine Suche nach supermassereichen Binärsystemen Schwarzer Löcher fortsetzen und darauf abzielen, einen umfassenden Katalog von Verschmelzungen zu erstellen. Selbst eine kleine Probengröße trägt erheblich zur Gravitationswellen-Hintergrundkarte bei. Diese Forschung stellt einen entscheidenden Schritt zur Verbesserung unserer Fähigkeit dar, einige der mächtigsten Ereignisse im Universum zu beobachten und zu verstehen.
Die Fähigkeit, diese Systeme systematisch zu erkennen, wird neue Erkenntnisse darüber eröffnen, wie sich Galaxien entwickeln und wie Schwarze Löcher den Kosmos formen.
