Neue Studie könnte schnell rotierende, massereiche Schwarze Löcher erklären

Simulation der Akkretionsscheibe um ein supermassives Schwarzes Loch. (Credit: Institute of Technology (RIT))
Simulation der Akkretionsscheibe um ein supermassives Schwarzes Loch. (Credit: Institute of Technology (RIT))

Wissenschaftler haben bislang über Nachweise der Gravitationswellen von zehn Verschmelzungen Schwarzer Löcher berichtet, aber sie versuchen immer noch, die Ursprünge dieser Verschmelzungen zu erklären. Die bis dato größte nachgewiesene Verschmelzung schien früheren Modellen zu trotzen, weil sie eine höhere Rotationsrate und Masse zeigte, als der für möglich gehaltene Bereich besagt. Eine Forschungsgruppe, darunter der Assistenzprofessor Richard O’Shaughnessy vom Rochester Institute of Technology (RIT), hat Simulationen erstellt, die erklären könnten, wie die Verschmelzung ablief.

In einer neuen Abhandlung im Journal Physical Review Letters vermuten die Wissenschaftler, dass solch große Verschmelzungen nur außerhalb von supermassiven Schwarzen Löchern im Zentrum von aktiven galaktischen Kernen auftreten könnten. Dort werden Gas, Sterne, Staub und Schwarze Löcher in einer Region um das supermassive Schwarze Loch gefangen, die als Akkretionsscheibe bezeichnet wird. Die Forscher vermuten, dass die Schwarzen Löcher in der Akkretionsscheibe kreisen und letztendlich miteinander kollidieren und verschmelzen, um ein größeres Schwarzes Loch zu bilden, das fortwährend kleinere Schwarze Löcher verschlingt. Durch dieses von O’Shaughnessy als “Pac-Man-ähnlich” bezeichnete Verhalten werden sie zunehmend größer.

“Das ist eine sehr reizende Aussicht für jene unter uns, die auf dem Gebiet arbeiten”, sagte O’Shaughnessy, ein Mitglied vom Center for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) am RIT. “Sie bietet eine natürliche Möglichkeit, um schnell rotierende hochmassige Verschmelzungen zweier Schwarzer Löcher zu erklären und Doppelsysteme zu produzieren, deren Parameter von den anderen Modellen nicht erstellt werden können. Es gibt keine Möglichkeit, bestimmte Typen Schwarzer Löcher aus diesen anderen Entstehungsweisen herauszubekommen.”

Während die LIGO und Virgo Collaborations weiter nach Gravitationswellen suchen, hoffen O’Shaughnessy und sein Team Signaturen großer, rotierender Schwarzer Löcher zu finden, die helfen könnten, ihre Modelle zu bestätigen. Wenn ihre Vermutungen korrekt sind, könnte es uns helfen besser zu verstehen, wie sich dieses kosmische Geflecht aus Galaxien zusammensetzt.

“Dies könnte eine einmalige Möglichkeit sein, um die Physik in der Umgebung dieser supermassiven Schwarzen Löcher auf eine Art und Weise zu untersuchen, die anders nicht zu erforschen ist”, sagte O’Shaughnessy. “Sie bietet einzigartige Einblicke darin, wie die Zentren von Galaxien wachsen, was natürlich entscheidend für unser Wissen ist, wie Galaxien als Ganzes wachsen. Das wiederum erklärt die meisten Strukturen im Universum.”

Quelle

(THK)

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