Astronomen könnten bald in der Lage sein, supermassive Schwarze-Loch-Paare, die in einer tödlichen Spirale eingeschlossen sind, zu entdecken, und zwar nicht durch Gravitationswellen, sondern durch die Beobachtung, wie sie Sternenlicht verzerren. Eine neue Methode nutzt den Gravitationslinseneffekt – das Biegen von Licht um massive Objekte –, um diese verborgenen kosmischen Duos aufzudecken, lange bevor spezielle weltraumgestützte Detektoren wie LISA in Betrieb gehen.
Der unsichtbare Tanz der galaktischen Zentren
Die meisten großen Galaxien beherbergen in ihrem Kern ein supermassereiches Schwarzes Loch, dessen Masse millionen- bis milliardenfach so groß ist wie unsere Sonne. Wenn Galaxien kollidieren, können diese Schwarzen Löcher in eine Umlaufbahn umeinander geraten und schließlich verschmelzen. Derzeit sind identifizierte binäre Schwarze Löcher weit voneinander entfernt, aber das eigentliche Geschehen spielt sich näher in der Nähe ab. Die Erkennung dieser näher beieinander liegenden Paare ist schwierig; Bestehende Methoden basieren auf künftigen Gravitationswellenobservatorien wie dem LISA der Europäischen Weltraumorganisation oder dem chinesischen TianQin.
Wie Lensing das Unsichtbare enthüllt
Der Schlüssel liegt darin, wie binäre Schwarze Löcher die Raumzeit verzerren. Ein einzelnes Schwarzes Loch erfordert eine perfekte Ausrichtung auf die Linse des Sternenlichts, aber ein Paar bietet eine viel höhere Chance auf Verstärkung. Während die Schwarzen Löcher umkreisen, erzeugen sie eine sich verschiebende „Ätzkurve“ – einen Bereich, in dem das Licht stark vergrößert wird. Sterne, die diese Kurve passieren, blinken periodisch und erscheinen heller, wenn die Ätzflüssigkeit über sie hinwegfegt.
„Die Wahrscheinlichkeit, dass das Sternenlicht enorm verstärkt wird, steigt bei einem Doppelstern enorm im Vergleich zu einem einzelnen Schwarzen Loch.“ – Bence Kocsis, Universität Oxford
Dieser Effekt erzeugt eine charakteristische Signatur: sich wiederholende Ausbrüche von Sternenlicht, die über Jahre hinweg sichtbar sind und diese Systeme von anderen kosmischen Ereignissen unterscheiden. Die Form und Bewegung der Kaustikkurve kodiert Informationen über die Massen der Schwarzen Löcher und den Orbitalzerfall. Wenn sie sich spiralförmig nähern, ändert sich die Frequenz und Helligkeit des Linsensignals, was weitere Hinweise liefert.
Die Zukunft der Schwarzlochjagd
Obwohl die Beobachtung eines einzelnen Systems auf einen einzigen Schnappschuss beschränkt ist, ermöglichen Untersuchungen des Nachthimmels eine umfassendere Zählung. Es wird erwartet, dass das Vera-C.-Rubin-Observatorium in Chile und das römische Weltraumteleskop Nancy Grace (Start im Jahr 2027) viele solcher Linsenereignisse entdecken werden. Diese Beobachtungen könnten dann mit Daten von LISA (in den 2030er Jahren in Betrieb) kombiniert werden, um eine detaillierte Karte der verschmelzenden Schwarzen Löcher im gesamten Universum zu erstellen.
Die Entdeckung dieser verborgenen Riesen wird nicht nur theoretische Modelle bestätigen, sondern auch neue Wege zum Testen der Schwerkraft und der Physik Schwarzer Löcher in extremen Umgebungen eröffnen. Diese Methode verspricht, ein leistungsstarkes neues Werkzeug zur Lösung einiger der tiefsten Geheimnisse des Universums zu liefern.
