Gravitationswellen schleudern schwarzes Loch aus Galaxie

Das schließen Astronomen zumindest aus Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Das Schwarze Loch mit einer Masse von mehr als einer Milliarde Sonnen schießt demnach mit einer Geschwindigkeit von 7,6 Millionen Kilometern pro Stunde aus seiner Heimatgalaxie heraus.

Die Wissenschaftler um Marco Chiaberge vom Space Telescope Science Institute in Baltimore hatten mit dem Weltraumteleskop eine rund acht Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie untersucht. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, und entspricht knapp zehn Billionen Kilometern. Die Galaxie gehört zu einem Galaxienhaufen - und die Astronomen hatten nach Anzeichen für verschmelzende Sternsysteme gesucht. Zu ihrer Überraschung beobachteten sie dabei einen sogenannten Quasar in den Außenbezirken der untersuchten Galaxie.

Quasare sind normalerweise die Kerne aktiver Galaxien. Sie werden von einem zentralen Schwarzen Loch angetrieben. Die Schwarzen Löcher selbst lassen sich nicht beobachten, aber die Quasare strahlen meist heller als eine ganze Galaxie. „Schwarze Löcher hausen im Zentrum von Galaxien, daher ist es ungewöhnlich, einen Quasar nicht im Zentrum zu beobachten“, erläutert Chiaberge.

Die Forscher errechneten, dass dieser Quasar sich mit seinem supermassiven Schwarzen Loch rund 35.000 Lichtjahre vom Zentrum seiner Galaxie entfernt hat. Das ist weiter als die Distanz der Sonne zum Zentrum unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Die Geschwindigkeit des Quasars mit der Katalognummer „3C 186“ legt nahe, dass er seine Galaxie in etwa 20 Millionen Jahren verlassen und dann durchs Weltall vagabundieren wird.

Massiver Energieaufwand

Um einem derart massereichen Schwarzen Loch diese Geschwindigkeit zu verleihen, ist die Energie von 100 Millionen gleichzeitig explodierenden Supernovae nötig, wie die Astronomen erläutern. Die Wissenschaftler haben das ungewöhnliche System mit zahlreichen Teleskopen untersucht. „Als wir die Beobachtungen von “Hubble„, dem “Chandra„-Röntgenobservatorium und dem Sloan Digital Sky Survey kombiniert haben, deutete alles auf dasselbe Szenario hin“, berichtet Chiaberge.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Heimatgalaxie des ungewöhnlichen Schwarzen Lochs tatsächlich mit einer Nachbargalaxie verschmolzen ist. Dabei sind auch ihre beiden supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum verschmolzen. Das geschieht jedoch nicht auf einen Schlag. Stattdessen umkreisen sich die Schwarzen Löcher immer enger und schneller und strahlen dabei spiralförmige Gravitationswellen ab - ähnlich wie ein rotierender Rasensprenger Wasser verteilt.

Wenn die beiden Schwarzen Löcher nicht dieselbe Masse und dieselbe Eigenrotationsrate besitzen, können die Gravitationswellen in eine Richtung stärker gebündelt sein. Sobald die Schwarzen Löcher schließlich verschmelzen, stoppen sie die Produktion von Gravitationswellen. Der Rückstoß schleudert das verschmolzene Schwarze Loch dann in die gegenüberliegende Richtung der zuvor gebündelten Gravitationswellen.

Genau das ist nach Annahme der Astronomen mit dem gigantischen Schwarzen Loch im Herzen von „3C 186“ passiert. Die einzig andere Erklärung sei, dass sich der Quasar in Wahrheit irgendwo weit hinter der beobachteten Galaxie in einer anderen Galaxie befinde. Von so einer Hintergrundgalaxie sei in den Beobachtungen in zahlreichen Wellenlängenbereichen jedoch keine Spur zu finden.