Gravitationswellendetektor hat neue Klasse Schwarzer Löcher entdeckt
Astrophysiker haben eine neue Klasse Schwarzer Löcher identifiziert, die zwischen den bisher bekannten Kategorien liegt: Sie sind zu massiv, um aus normalen Sternen hervorgegangen zu sein, aber zu leicht, um ganze Galaxien zu stabilisieren.
"Diese Schwarzen Löcher könnten die kosmischen Fossilien sein, nach denen wir gesucht haben", erklärt Karan Jani von der Vanderbilt University, der an der Analyse führend beteiligt war. Mithilfe des Programms RIFT und verschiedener Wellenformmodelle gelang es seinem Team, fünf Verschmelzungen von Schwarzen Löchern zu identifizieren, deren Endprodukte in der Massenklasse von 110 bis 350 Sonnenmassen liegen.
Einige dieser Objekte bewegen sich in einem Massenbereich, der eigentlich von der Theorie der sogenannten Paarinstabilitätssupernova ausgeschlossen wird. Diese Art von Explosion verhindert normalerweise die Entstehung Schwarzer Löcher zwischen etwa 60 und 120 Sonnenmassen. Doch das neue Datenmaterial legt nahe, dass sich solche Objekte durch wiederholte Verschmelzungen in dichten Sternhaufen bilden können - ein Prozess, der als hierarchisches Wachstum bekannt ist.
Der Nachweis dieser neuen Mittelklasse füllt nicht nur eine Lücke im Massen-Spektrum Schwarzer Löcher, sondern liefert auch Hinweise auf die frühe Entwicklung des Universums. Künftige Weltraum-Missionen wie das für die 2030er Jahre geplante LISA-Observatorium von ESA und NASA sollen die Entstehung solcher Objekte noch genauer verfolgen. In Kombination mit erd- und mondbasierten Detektoren könnten Wissenschaftler dann Verschmelzungen über Jahre hinweg verfolgen und so eine Art Lebenslauf der Schwarzen Löcher rekonstruieren.
Siehe auch:
Mittelschwer durch Verschmelzungen
Diese sogenannten "mittelschweren Schwarzen Löcher" besitzen Massen zwischen 100 und 300 Sonnenmassen. Ihre Existenz wurde durch Daten der Gravitationswellen-Detektoren LIGO und Virgo nachgewiesen. Die Forschungsergebnisse wurden in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht."Diese Schwarzen Löcher könnten die kosmischen Fossilien sein, nach denen wir gesucht haben", erklärt Karan Jani von der Vanderbilt University, der an der Analyse führend beteiligt war. Mithilfe des Programms RIFT und verschiedener Wellenformmodelle gelang es seinem Team, fünf Verschmelzungen von Schwarzen Löchern zu identifizieren, deren Endprodukte in der Massenklasse von 110 bis 350 Sonnenmassen liegen.
Einige dieser Objekte bewegen sich in einem Massenbereich, der eigentlich von der Theorie der sogenannten Paarinstabilitätssupernova ausgeschlossen wird. Diese Art von Explosion verhindert normalerweise die Entstehung Schwarzer Löcher zwischen etwa 60 und 120 Sonnenmassen. Doch das neue Datenmaterial legt nahe, dass sich solche Objekte durch wiederholte Verschmelzungen in dichten Sternhaufen bilden können - ein Prozess, der als hierarchisches Wachstum bekannt ist.
Falsch gedreht
Ein weiteres Indiz dafür, dass diese Schwarzen Löcher nicht auf herkömmlichem Weg entstanden sind, ist ihre Rotationsrichtung: Einige drehen sich entgegen ihrer Umlaufbahn - ein Phänomen, das typisch für dynamische Entstehungsprozesse in turbulenten Sternhaufen ist.Der Nachweis dieser neuen Mittelklasse füllt nicht nur eine Lücke im Massen-Spektrum Schwarzer Löcher, sondern liefert auch Hinweise auf die frühe Entwicklung des Universums. Künftige Weltraum-Missionen wie das für die 2030er Jahre geplante LISA-Observatorium von ESA und NASA sollen die Entstehung solcher Objekte noch genauer verfolgen. In Kombination mit erd- und mondbasierten Detektoren könnten Wissenschaftler dann Verschmelzungen über Jahre hinweg verfolgen und so eine Art Lebenslauf der Schwarzen Löcher rekonstruieren.
Zusammenfassung
- Neue Klasse mittelschwerer Schwarzer Löcher mit 100-300 Sonnenmassen entdeckt
- LIGO und Virgo-Detektoren wiesen diese kosmischen Fossilien durch Gravitationswellen nach
- Fünf Verschmelzungen ergaben Schwarze Löcher mit 110 bis 350 Sonnenmassen
- Einige Objekte liegen im eigentlich durch Paarinstabilitätssupernova ausgeschlossenen Bereich
- Hierarchisches Wachstum in dichten Sternhaufen ermöglicht ihre ungewöhnliche Entstehung
- Gegenläufige Rotation deutet auf dynamische Entstehungsprozesse in Sternhaufen hin
- LISA-Observatorium soll ab den 2030er Jahren deren Entstehung genauer erforschen
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