Die Entdeckung supermassereicher Schwarzer Löcher, die sich umkreisen, könnte bald vom Reich der Theorie in das der Beobachtung übergehen, dank eines bemerkenswerten optischen Phänomens. Normalerweise unsichtbar, könnten sich diese kosmischen Giganten durch erstaunliche Lichtausbrüche von Sternen verraten, die sich hinter ihnen befinden.
Dieser Mechanismus beruht auf dem Gravitationslinseneffekt, einem von Einstein vorhergesagten Effekt, bei dem die Schwerkraft eines massiven Objekts die Raumzeit krümmt und das Licht ablenkt. Dieser Effekt dient normalerweise zur Beobachtung entfernter Galaxien, doch bei einem Binärsystem gewinnt er an Intensität.
Künstlerische Darstellung des Lichts eines Hintergrundsterns (orange), das durch ein Paar supermassereicher Schwarzer Löcher verstärkt wird.
Bildnachweis: Max-Planck-Institut Bei einem Duo Schwarzer Löcher erzeugt die Drehung um ein gemeinsames Zentrum eine diamantförmige Zone, genannt Kaustikkurve, in der der Linseneffekt verstärkt wird. Diese Region fegt über den räumlichen Hintergrund, und wenn sich zufällig ein Stern darin ausrichtet, wird sein Licht kurzzeitig, aber stark verstärkt.
Diese Ausrichtungen erzeugen dann periodische Lichtblitze, die über mehrere Jahre sichtbar sind und der Umlaufperiode der Schwarzen Löcher entsprechen. Laut Wissenschaftlern ist diese Signatur einzigartig und könnte es ermöglichen, solche Duos zu identifizieren, selbst im Herzen extrem entfernter Galaxien, in denen einzelne Sterne zu schwach sind, um wahrgenommen zu werden.
Darüber hinaus ist die Umlaufbahn dieser Schwarzen Löcher nicht festgelegt; sie verkleinert sich allmählich, da sie Energie in Form von Gravitationswellen abstrahlen. Diese Entwicklung verändert die Kaustikkurve, was die Frequenz und Intensität der Lichtausbrüche verändert und so Daten über die Masse der Objekte kodiert.
Observatorien der nächsten Generation, wie das Vera-C.-Rubin-Observatorium in Chile und das Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop, dessen Start für 2027 geplant ist, werden die erforderliche Empfindlichkeit besitzen, um diese Ereignisse einzufangen. Langfristig könnte die LISA-Mission, ein Weltraumdetektor für Gravitationswellen, mit diesen Teleskopen zusammenarbeiten, um sogenannte "Multi-Messenger"-Studien durchzuführen.
Dieser Ansatz eröffnet die Möglichkeit, Binärsysteme lange vor ihrer endgültigen Verschmelzung zu beobachten, indem Licht- und Gravitationswellensignale kombiniert werden. Die Arbeiten, die zu diesem Fortschritt geführt haben, sind in der Zeitschrift
Physical Review Letters detailliert beschrieben.
Quelle: Physical Review Letters