Schwarze Löcher: Stau in der Akkretionsscheibe
Im Herzen aller großen Galaxien befanden sich supermassive schwarze Löcher (mit einer millionen- oder gar milliardenfachen Sonnenmasse), riesige Hohlräume, die in den Galaxien selbst alles verwirbeln. Dieses wirbelnde Verhalten beeinflusst Dinge wie die Materialscheiben, Sterne, ihre Systeme und andere, aber kleinere schwarze Löcher.
Eine Forschungsgruppe der Monash University (Melbourne, Australia) und der Hebrew University (Jerusalem, Israel) beschreibt das Verhalten um supermassive schwarze Löcher als kosmischen Stau(öffnet im neuen Fenster) . Diese Staus könnten die Umlaufbahnen stellarmassereicher schwarzer Löcher verlangsamen. Die betroffenen schwarzen Löcher könnten dadurch zur Kollision gezwungen werden, dadurch würden sie miteinander verschmelzen und ein größeres schwarzes Loch bilden.
Supermassive schwarze Löcher als Stauverursacher
Durch den immensen Gravitationseinfluss des den Stau verursachenden supermassiven schwarzen Lochs wiederholt sich dieser Prozess. Dies führt zu noch mehr Kollisionen mit schwarzen Löchern, die im Laufe der Zeit immer größere schwarze Löcher mit Sternmassen zwischen drei und einigen hundert Sonnenmassen erzeugen. Die Umgebung um ein supermassereiches schwarzes Loch sei damit perfekt, um das Wachstum anderer schwarzer Löcher zu begünstigen.
Einige supermassereiche schwarze Löcher sind von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben (die Akkretionsscheibe) , die das schwarze Loch allmählich ernährt. Die Schwerkraft supermassereicher schwarzer Löcher erzeugt in diesen Akkretionsscheiben starke Gezeitenkräfte, die sie hell leuchten lassen. Dadurch wird eine Region geschaffen, die als aktiver galaktischer Kern (AGN) bezeichnet wird.
Kollisionen in Migrationsfallen wahrscheinlicher
Das Forschungsteam betrachtete die Dynamik in Akkretionsscheiben sowie die darin eingebetteten schwarzen Löcher. Dabei hat es auch schwarze Löcher mit stellarer Masse in diesen Akkretionsscheiben untersucht. Die Wechselwirkung mit dem sie umgebenden Gas kann sie durch diese Scheibe wandern lassen.
Dies führt laut der Theorie des Forschungsteams dazu, dass sich schwarze Löcher mit stellarer Masse in Regionen ansammeln, die sie Migrationsfallen nennen. In einer solchen Region ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass zwei stellarmasse schwarze Löcher aufeinandertreffen, kollidieren und verschmelzen – überall sonst in der umgebenen Galaxie wäre die Wahrscheinlichkeit dafür geringer.
Wie eine viel befahrene Kreuzung ohne funktionierende Ampeln
Laut Forschungsleiter Evgeni Grishin (Monash University) sind diese Migrationsfallen (für stellarmasse schwarze Löcher um supermassereiche schwarze Löcher) mit viel befahrenen Kreuzungen ohne funktionierende Ampeln hier auf der Erde vergleichbar.
"Thermische Effekte spielen bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle, da sie die Lage und Stabilität der Migrationsfallen beeinflussen. Eine Folge davon ist, dass wir in aktiven Galaxien mit großer Leuchtkraft keine Migrationsfallen sehen" , erklärt Grishin in einer Pressemitteilung(öffnet im neuen Fenster) .
Da diese Verschmelzungen einen Ausbruch von winzigen Wellen in der Raumzeit erzeugen (Gravitationswellen), könnten die Ergebnisse auch die Gravitationswellenastronomie voranbringen.
Zur Studie
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht: The effect of thermal torques on AGN disc migration traps and gravitational wave populations(öffnet im neuen Fenster) (Der Einfluss thermischer Drehmomente auf AGN-Scheibenwanderungsfallen und Gravitationswellenpopulationen).