Physiker spüren erstes fliehendes Schwarzes Loch nach gewaltiger Verschmelzung auf

Forscher haben die gewaltige Verschmelzung rekonstruiert, die ein supermassereiches Schwarzes Loch mit fast 1 000 Kilometern pro Sekunde aus seiner Heimatgalaxie geschleudert hat. Dies markiert den ersten beobachteten Fall eines Phänomens, das von der allgemeinen Relativitätstheorie seit Langem vorhergesagt wurde.

Die in Physical Review Letters veröffentlichte Studie von Physikern der UC Santa Barbara und der University of Texas at Austin rekonstruiert, wie zwei supermassereiche Schwarze Löcher kollidierten und asymmetrische Gravitationswellen erzeugten, die stark genug waren, um das resultierende verschmolzene Schwarze Loch "wie den Rückstoß einer abgefeuerten Kanone" in den intergalaktischen Raum zu katapultieren, so Co-Autor Tejaswi Venumadhav, außerordentlicher Professor am Fachbereich Physik der UCSB.eurekalert

Rekonstruktion des Zusammenstoßes

Das Objekt mit der Bezeichnung RBH-1 wurde erstmals im September 2022 entdeckt, als Astronomen eine dünne Linie bemerkten, die sich über 202 000 Lichtjahre vom Zentrum einer Galaxie erstreckte, die etwa 7,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Nachbeobachtungen mit dem James Webb Space Telescope im Jahr 2025 bestätigten, dass die Spur aus jungen, blauen Sternen bestand, die im Kielwasser des Schwarzen Lochs entstehen, während es sich durch intergalaktisches Gas pflügt.news.ucsb

Um die extreme Geschwindigkeit zu erklären, simulierte das Team Hunderttausende hypothetischer Verschmelzungen Schwarzer Löcher. Eine einfache Kollision zwischen zwei nicht rotierenden Schwarzen Löchern könnte nur einen Rückstoß von etwa 200 Kilometern pro Sekunde erzeugen, was weit hinter dem beobachteten Wert zurückbleibt. Die Simulationen deuteten stattdessen auf zwei Schwarze Löcher ähnlicher Masse hin, wobei das schwerere mit 70 bis 75 Prozent der von der allgemeinen Relativitätstheorie erlaubten Maximalrate rotierte und seine Rotationsachse wie ein taumelnder Kreisel geneigt war und präzedierte.eurekalert

"Ich war anfangs überrascht, wie extrem das klingt", sagte Venumadhav, "aber dann wurde mir klar, dass es wahrscheinlich der Fall gewesen sein musste, um das dramatische Merkmal zu erzeugen, das in Teleskopen sichtbar ist."eurekalert

Ein Fossilbericht galaktischer Geschichte

Die Verschmelzung enthüllt auch, dass der Ursprung von RBH-1 zwei kollidierende Galaxien beinhaltete, wobei die größere nicht mehr als viermal so massereich war wie die kleinere. Die resultierende kombinierte Galaxie, als GX bezeichnet, hatte sich bereits über etwa 70 Millionen Jahre neu organisiert, bevor die Schwarzen Löcher schließlich verschmolzen.bioengineer

Hauptautor Tousif Islam, Postdoktorand am Kavli Institute for Theoretical Physics der UCSB, merkte an, dass die allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt, dass 5 bis 10 Prozent der Verschmelzungen supermassereicher Schwarzer Löcher große Rückstoßkicks erzeugen sollten, aber RBH-1 ist das erste Objekt, das diese Kriterien erfüllt. "Jetzt, da wir das JWST haben, ist dies hoffentlich die erste von vielen solcher Beobachtungen", sagte Islam.eurekalert

Brücke zwischen Licht und Gravitationswellen

Die Ergebnisse haben direkte Auswirkungen auf die geplante Laser Interferometer Space Antenna, kurz LISA, ein weltraumbasiertes Observatorium, das darauf ausgelegt ist, die niederfrequenten Gravitationswellen zu erfassen, die bei der Verschmelzung supermassereicher Schwarzer Löcher entstehen – Frequenzen, die für bodengestützte Detektoren wie LIGO und Virgo zu niedrig sind. "Dies verbindet das, was Teleskope sehen, mit dem, was LISA hören wird", sagte Venumadhav.eurekalert