Im Herbst 2017 hat sich unser Wissen über das Universum für immer verändert. Und obwohl die Existenz von Gravitationswellen bereits 1916 von Albert Einstein vorhergesagt wurde (wobei bezweifelt wurde, dass sie überhaupt nachgewiesen werden können), waren Wissenschaftler dennoch in der Lage, dies zu tun. Physiker der internationalen Kollaborationen LIGO und VIRGO haben 2015 erstmals Gravitationswellen aufgezeichnet und zwei Jahre später den Nobelpreis für Physik gewonnen. Die Quelle kleiner Raum- und Zeitverzerrungen (d. h. Gravitationswellen) war die Kollision zweier supermassiver Schwarzer Löcher. Die Suche nach den sogenannten Wellen im Universum geht weiter, und Wissenschaftler haben kürzlich neue Daten veröffentlicht – es stellt sich heraus, dass supermassereiche Schwarze Löcher mehrere Schwarze Löcher einfangen können, die viel kleiner sind als sie selbst.
Supermassereiche Schwarze Löcher verhalten sich seltsam, wenn sie miteinander kollidieren
Physik von Schwarzen Löchern
Massive Objekte, die in der Lage sind, alles zu absorbieren, was zufällig in der Nähe ist, werden von Physikern als Schwarze Löcher bezeichnet. Es wird angenommen, dass alle von diesen Weltraummonstern aufgenommenen Informationen für immer in ihnen verbleiben. Nichts, nicht einmal Lichtquanten selbst, kann entkommen.
Im Jahr 2019 gelang Wissenschaftlern das Unglaubliche und die Welt sah endlich ein Schwarzes Loch, genauer gesagt, seinen Ereignishorizont. Fotos eines supermassereichen Objekts, das 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist, gaben Einstein wieder einmal recht.
Und obwohl die Allgemeine Relativitätstheorie (GR) bereits über hundert Jahre alt ist, was im Allgemeinen ziemlich viel ist, haben wir gerade erst begonnen, das Universum kennenzulernen. Aber diese Bekanntschaft brachte viele Fragen mit sich. Einschließlich schwarzer Löcher.
Ein Schwarzes Loch ist eine Region in der Raumzeit, deren Anziehungskraft so stark ist, dass ihr nicht einmal Lichtphotonen entkommen können.
Zum Beispiel , schlug der britische theoretische Physiker Stephen Hawking bereits in den 1970er Jahren vor, dass Schwarze Löcher schwache Strahlung aussenden. Was letztendlich die Energie vom Schwarzen Loch wegträgt. Forscher auf der ganzen Welt versuchen, dieses Paradoxon aufzulösen, und es scheint, dass sie der Lösung bereits nahe sind.
Siehe auch: Was sagt die seltsame Physik der Schwarzen Löcher aus? Wir diskutieren die unglaublichsten Hypothesen
Und während einige Forscher versuchen, die komplexe Entwicklung dieser Weltraumobjekte zu verstehen, machen ihre Kollegen atemberaubende Entdeckungen. Laut einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, kollidieren Schwarze Löcher also nicht nur miteinander. Es stellte sich heraus, dass je größer ein Schwarzes Loch ist, desto mehr seiner Art kann es absorbieren.
Verschmelzung und Absorption
Beginnen wir mit dem, was Astronomen über die Existenz von zwei Arten von Schwarzen Löchern wissen. Die ersten werden aus sterbenden Sternen gebildet, und ihre Masse ist wahrscheinlich zehnmal größer als die Masse unserer Sonne. Im Gegensatz dazu lauern die zweiten, supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien (einschließlich der Milchstraße) und können die millionenfache Masse ihrer winzigen Vettern enthalten.
Vor einigen Jahren zeichneten Wissenschaftler ein ungewöhnliches Signal namens GW190521 auf (Astronomen geben Gravitationswellensignale mit dem Datum an, an dem sie beobachtet wurden, sodass GW190521 eine am 21. Mai 2019 entdeckte Gravitationswelle markiert). Das Signal ist laut den Autoren der wissenschaftlichen Arbeit die bisher erstaunlichste Entdeckung. Tatsache ist, dass einige Schwarze Löcher überhaupt keine kreisförmige Umlaufbahn haben, die zu einer Verschmelzung führt.
Nicht verpassen: Was sind Gravitationswellen? Wann und wie wurden sie geöffnet
Supermassereiche Schwarze Löcher bestehen aus genug Materie, um ihre sterngroßen Gegenstücke millionenfach zu übertreffen.
Eine weitere Kuriosität ist, dass eines der kollidierenden Schwarzen Löcher selbst das Ergebnis einer Kollision ist. Darüber hinaus fand die Verschmelzung mehrerer Schwarzer Löcher im Weltraum statt, die mit diesen Bewohnern des Universums gefüllt waren. Supermassereiche Objekte befinden sich in der Regel in den Zentren von Galaxien. Aber was passiert, wenn drei Schwarze Löcher in die Scheibe fallen, die ein supermassereiches Schwarzes Loch umgibt?
Weitere Entwicklungen dürften schnell erfolgen. Und seltsam. Die Fusion im Mai 2019 scheint zu einem Schwarzen Loch geführt zu haben, das in der Größe etwa das 100- bis 1.000-fache der Masse unserer Sonne beträgt, schreiben die Autoren.
Und während die Fusion wahrscheinlich zur Bildung eines mittelgroßen Schwarzen Lochs führte (etwa das 100- bis 1.000-fache der Sonnenmasse), lauerte in der Nähe etwas Ungewöhnliches. Der neuen Hypothese zufolge ist eines der an der beobachteten Kollision beteiligten Schwarzen Löcher zuvor mit seinesgleichen kollidiert. Wenn dies wahr wäre, dann wäre die Masse des neu gebildeten Schwarzen Lochs 142-mal so groß wie die Masse unserer Sonne.
Möchten Sie immer über Neuigkeiten aus der Welt der Wissenschaft und Hochtechnologie informiert sein? Abonnieren Sie unseren Telegram-Kanal, damit Sie nichts verpassen!
Chaos im Universum
Also, was passiert, wenn ein supermassereiches Schwarzes Loch drei andere in einer monströsen Scheibe einfängt, die es umkreist? ? Die Antwort ist einfach: Zeit und Raum beginnen sich zu winden und zu krümmen. Um zu verstehen, wie dies möglich ist, haben Physiker ein Computermodell der Kollision dieser Objekte erstellt.
«Wenn andere Schwarze Löcher in ein supermassereiches Schwarzes Loch fallen, bildet es eine massive Scheibe aus Materie um ihn herum rotiert, wie die Planeten des Sonnensystems, nur sehr groß», erklärt Imre Bartosa, Physiker an der University of Florida und Co-Autor der Studie.
Wissenschaftler konnten erst kürzlich die Existenz von Schwarzen Löchern nachweisen.
In diesem kosmischen Tanz nimmt der aktive Kern der Galaxie (d. h. ein supermassereiches Schwarzes Loch) den Platz der Planeten ein. Da es von allen Seiten von kleineren Schwarzen Löchern umgeben ist, zieht es sie an wie Kugeln, die in einen Trichter geworfen werden. Astronomen haben dieses Modell als ein nahezu zweidimensionales System identifiziert, und es stellte sich erneut heraus, dass die Gravitationskraft eines supermassereichen Schwarzen Lochs der Schuldige für das Geschehen war.
Mehr zum Thema: Wie schwarze Löcher sterben?
Wie Astronomen herausgefunden haben, verwandelt die enge Nähe von Schwarzen Löchern die Szenerie in Chaos – Gravitationswellen kollidieren miteinander, wodurch das Gewebe des Universums selbst gedehnt und zerstört wird.
Aber die beiden Schwarzen Löcher drehten sich beim Zusammenstoß nicht wirklich umeinander, was bedeutete, dass ihre Umlaufbahnen elliptisch waren, eher oval als kreisförmig. Das ist seltsam, denn die Schwerkraft, die durch die Kollision zweier Schwarzer Löcher entsteht, würde Objekte dazu bringen, sich auf kreisförmigen Bahnen zu bewegen. Dies ist jedoch nicht geschehen.
Der Weltraum ist ein seltsamer Ort
Kurz gesagt, so etwas wurde noch nie zuvor gesehen . Zudem glaubte man in wissenschaftlichen Kreisen, dass nichts die Gravitationskraft zweier sich nähernder Schwarzer Löcher bei einer Kollision stören könne.
Letztendlich kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die Wahrscheinlichkeit einer solchen Ungewöhnliche Verschmelzungen im Computermodell hängen von den Eigenschaften der Scheibe ab, die das supermassereiche Schwarze Loch umgibt. Der nächste Schritt, so sagen sie, wird darin bestehen, immer mehr Kollisionen mit Schwarzen Löchern zu entdecken. Also warten wir auf weitere Forschung, denn das Universum ist ein erstaunlicher Ort.