Studie enthüllt Hinweise auf den Ursprung eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie

Der Ursprung supermassereicher Schwarzer Löcher, die mehr als eine Million Sonnenmassen wiegen können und in den Zentren der meisten Galaxien liegen, bleibt eines der großen Geheimnisse des Kosmos.

Jetzt haben Forscher am Nevada Center for Astrophysics am UNLV (NCfA) überzeugende Beweise dafür gefunden, dass das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie, bekannt als Sagittarius A* (Sgr A*), wahrscheinlich das Ergebnis eines ist vergangene kosmische Verschmelzung.

Die Studie wurde am 6. September in der Zeitschrift veröffentlicht Natürliche Astronomiebaut auf jüngsten Beobachtungen des Event Horizon Telescope (EHT) auf, das 2022 das erste direkte Bild von Sgr A* aufnahm. Das EHT, eine globale Forschungskooperation, synchronisiert Daten von acht bestehenden Radioobservatorien auf der ganzen Welt, um ein riesiges virtuelles Teleskop zu schaffen die Größe der Erde.

Die UNLV-Astrophysiker Yihan Wang und Bing Zhang nutzten Daten aus der EHT-Beobachtung von Sgr A*, um nach Beweisen dafür zu suchen, wie es entstanden sein könnte. Es wird angenommen, dass supermassive Schwarze Löcher entweder durch Materialansammlung im Laufe der Zeit oder durch die Verschmelzung zweier bestehender Schwarzer Löcher wachsen.

Das UNLV-Team untersuchte verschiedene Wachstumsmodelle, um die eigentümliche schnelle Rotation und Fehlausrichtung von Sgr A* relativ zum Drehimpuls der Milchstraße zu verstehen. Das Team zeigte, dass diese ungewöhnlichen Merkmale am besten durch eine große Fusion zwischen Sgr A* und einem anderen supermassereichen Schwarzen Loch, wahrscheinlich aus einer Satellitengalaxie, erklärt werden können.

„Diese Entdeckung ebnet den Weg für ein besseres Verständnis des Wachstums und der Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher“, sagte Wang, Hauptautor der Studie und NCfA-Postdoktorand am UNLV. „Der falsch ausgerichtete hohe Spin von Sgr A* weist darauf hin, dass es möglicherweise mit einem anderen Schwarzen Loch verschmolzen ist und seine Spinamplitude und -orientierung erheblich verändert hat. »

Mithilfe ausgefeilter Simulationen modellierten die Forscher die Auswirkungen einer Fusion und berücksichtigten dabei verschiedene Szenarien, die den beobachteten Spineigenschaften von Sgr A* entsprechen. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Verschmelzung mit einem Massenverhältnis von 4:1 und einer stark geneigten Orbitalkonfiguration die vom EHT beobachteten Spineigenschaften reproduzieren könnte.

„Diese Verschmelzung fand wahrscheinlich vor etwa 9 Milliarden Jahren statt, nachdem die Milchstraße mit der Gaia-Enceladus-Galaxie verschmolzen war“, sagte Zhang, ein angesehener Professor für Physik und Astronomie am UNLV und Gründungsdirektor der NCfA. „Dieses Ereignis liefert nicht nur Beweise für die Theorie der hierarchischen Verschmelzung Schwarzer Löcher, sondern bietet auch Einblick in die dynamische Geschichte unserer Galaxie. »

Sgr A* befindet sich im Zentrum der Galaxie, mehr als 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, und hochentwickelte Instrumente wie das EHT liefern direkte Bilder, die Wissenschaftlern helfen, Vorhersagetheorien zu testen.

Die Forscher sagen, dass die Studienergebnisse wichtige Auswirkungen auf zukünftige Beobachtungen mit kommenden weltraumgestützten Gravitationswellendetektoren haben werden, wie etwa der Laser Interferometer Space Antenna (LISA), deren Start für 2035 geplant ist und die ähnliche Verschmelzungen supermassereicher Schwarzer Löcher erkennen soll im ganzen Universum.