Astronomen entdecken in Markarian 501 ein Paar supermassereicher Schwarzer Löcher

Astronomen haben direkte Hinweise darauf gefunden, dass zwei supermassereiche Schwarze Löcher einander im Kern der Galaxie Markarian 501 umkreisen. Die Galaxie ist etwa 480 Millionen Lichtjahre von Terra entfernt. Die Entdeckung ergab sich aus einer detaillierten Analyse von Radiodaten, die über mehr als ein Jahrzehnt gesammelt wurden. Das Hauptzeichen ist das Vorhandensein eines zweiten Strahls relativistischer Teilchen neben dem bereits bekannten Strahl. Das internationale Team veröffentlichte die Ergebnisse in einer von der Fachzeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society akzeptierten Studie.

Die Arbeit wurde von Forschern von Instituto Max Planck, Radioastronomia, Alemanha geleitet. Eles verarbeitete 83 Beobachtungsreihen, die zwischen September 2011 und Juli 2023 mit Very Long Baseline Array gemacht wurden. Die Beobachtungen erfolgten mit einer Frequenz von 43 Gigahertz. Die Frequenz Essa ermöglicht es uns, Strukturen sehr nahe am galaktischen Kern aufzulösen. Der Vergleich mit Daten von niedrigeren Frequenzen wie 15 Gigahertz und 8 Gigahertz untermauerte die Ergebnisse.

Details zu Funkbeobachtungen

Die Daten zeigen zwei unterschiedliche Jets, die aus demselben Kern austreten. Der Hauptstrahl mit der Bezeichnung Jet 1 zeigt in Richtung Terra und war bereits bekannt. Der zweite Jet mit der Bezeichnung Jet 2 erscheint auf einigen Bildern auf der gegenüberliegenden Seite und krümmt sich dann gegen den Uhrzeigersinn um den Kern. Die Konfiguration Essa wurde im Verlauf der zwölfjährigen Überwachung wiederholt beobachtet. Die Komponenten von Jet 2 ändern ihre Position auf Skalen von Wochen und Monaten.

Bei einer Beobachtung vom 24. Juni 2022 bildeten Strukturen aus Jet 2 einen Teilbogen um den Hauptkern. Die Forscher interpretieren diesen Bogen als einen partiellen Einstein-Ring. Ele würde durch den Gravitationslinseneffekt des primären Schwarzen Lochs verursacht werden, der auf die Emission des Jets aus dem sekundären Schwarzen Loch einwirkt. Die Winkelauflösung der Bilder erreicht Zehntel einer Millibogensekunde. Essa Bei der Trennung der Strukturen war Präzision gefragt.

Die geschätzte Umlaufzeit für die Bewegung von Jet 2 um den Kern beträgt im Bezugssystem der Galaxie etwa 141 Tage. Die Lichtkurve des Kerns hat eine Periodizität von etwa 121 Tagen. Há auch eine langfristige Periodizität von 7,4 Jahren, verbunden mit der Präzession der Orbitalebene des Systems. Die systematische Verschiebung zwischen verschiedenen Frequenzen deutet auf das Vorhandensein zweier unterschiedlicher massiver Objekte hin.

• Jet 2 erscheint auf der Seite des Gegenstrahls und krümmt sich gegen den Uhrzeigersinn, bevor er sich parallel zu Jet 1 ausrichtet.
• In späteren Beobachtungen wendet sich Jet 2 nach Süden und verschmilzt mit den Hauptjetstrukturen.
• Das gesamte System weist im Laufe der Jahre eine allmähliche Drift im Uhrzeigersinn auf.
• Zwischen 2016 und 2017 kam es zu einem vorübergehenden Rückgang, der als Backflip bezeichnet wird.
• Präzession erklärt das Wackeln der Orbitalebene wie ein Kreisel, der wackelt, wenn er sich dreht.
• Alternativen wie Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten reproduzieren die asymmetrische Verschiebung zwischen Frequenzen nicht.
• Das binäre Modell erweist sich als die konsistenteste Erklärung für den Datensatz.

Zum ersten Mal wurde ein zweiter Jet in einem Blazar entdeckt – ein Zeichen für ein seltenes Schwarzes-Loch-Paar!

Ein zweiter Jet wurde im Kern des Blazars Markarian 501 (Mrk) entdeckt – seltener Beweis für die mögliche Existenz eines nahegelegenen Paares supermassereicher Schwarzer Löcher am Rande von…pic.twitter.com/kzPzYPsI3O

— Black Hole (@konstructivizm)10. April 2026

Funktionen von Galaxy Markarian 501

Markarian 501 ist ein Blazar, eine Unterart des aktiven galaktischen Kerns. Nesse Objekttyp, einer der Jets zeigt fast direkt auf Terra. Die Ausrichtung Esse verstärkt die beobachtete Emission durch relativistische Effekte von Doppler. Die Galaxie emittiert stark in Radio-, Röntgen- und Gammastrahlenenergien im TeV-Bereich. Sua Relative Nähe ermöglicht hochauflösende Beobachtungen auf Parsec-Skalen.

Seit den 1980er Jahren haben Astronomen Fehlausrichtungen in der Radiostruktur der Galaxie festgestellt. Die Veränderungen erfolgten zwischen kleinen Maßstäben in der Nähe des Kerns und größeren Maßstäben im Kiloparsec-Bereich. Modelos Frühere schlugen helikale Jets vor, die in schmalen Kegeln oder in einfacher Präzession eingeschlossen sind. Nenhuma Die vorherige Erklärung hat die beobachteten abrupten Veränderungen vollständig erklärt. Der direkte Nachweis zweier Jets löst einen Teil dieser seit Jahrzehnten angehäuften Rätsel.

Die Masse des primären Schwarzen Lochs wird auf das Hundertmillionenfache der Masse von Sol geschätzt. Das sekundäre Schwarze Loch erzeugt Jet 2 und umkreist das erste in einer Entfernung, die je nach angenommener Gesamtmasse zwischen 251 und 542 astronomischen Einheiten variiert. Der Abstand von Essa entspricht mehreren zehn Radien von Schwarzschild. Die gesamte Region des Doppelsternsystems passt in einen Raum, der kleiner ist als der Durchmesser der Umlaufbahn von Plutão um Sol.

Implikationen für die Entwicklung supermassereicher Schwarzer Löcher

Supermassereiche Schwarze Löcher wachsen hauptsächlich durch Verschmelzungen bei Galaxienkollisionen. Modelos Theoretiker sagen voraus, dass die zentralen Schwarzen Löcher nach der Verschmelzung der Galaxien ein gravitativ gebundenes Paar bilden. Eles beginnen, einander zu umkreisen. Der Nachweis bei Markarian 501 bietet einen direkten Beobachtungsfall dieser Zwischenphase. Até Nun stützten sich ähnliche Beweise hauptsächlich auf indirekte Schlussfolgerungen oder kinematische Modellierung.

Das System kann Gravitationswellen mit einer Frequenz von etwa 8 mal 10 bis minus 8 Hertz aussenden. Die Frequenz von Essa liegt innerhalb des erwarteten Erkennungsfensters für Pulsar-Timing-Arrays. Square Kilometre Array, im Bau, könnte zu zukünftigen Suchen in diesem Niederfrequenzbereich beitragen. Das dichtere Observações mit Very Long Baseline Array oder dem zukünftigen Black Hole Explorer könnte die Orbitalgeometrie weiter verfeinern.

Leia Tambem

Netflix bringt zwischen dem 1. und 5. Juni 2026 fünf Produktionen in die Kinos

Durch den Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga im Jahr 2022 gelangte gereinigtes Methan in die Atmosphäre

Stephen Curry belegt mit 124,7 Millionen US-Dollar den sechsten Platz unter den bestbezahlten Sportlern der Welt

Die Forscher berechneten die Koaleszenzzeit des Binärsystems. Wenn die Massen vergleichbar sind, hat das System noch Milliarden von Jahren vor sich. Wenn das Massenverhältnis sehr klein ist, beispielsweise 0,001, verkürzt sich die Zeit auf Hunderte von Jahren. Das plausibelste Modell deutet auf ähnliche Massen hin, was auf eine langlebige Doppelsternverbindung hindeutet, die noch weit von der endgültigen Verschmelzung entfernt ist. Algumas Berichte erwähnen die Möglichkeit einer Verschmelzung in etwa 100 Jahren, aber die Autoren der Studie bleiben bei dieser Schätzung vorsichtig.

Analyse von Alternativen und methodische Genauigkeit

Das Team untersuchte alternative Erklärungen für die Daten. Instabilidades von Kelvin-Helmholtz kann helikale Strukturen in Jets erzeugen. Choques interne oder ungleichmäßige Massenbelastungen wurden ebenfalls berücksichtigt. Nenhuma dieser Hypothesen erklärt die systematische Verschiebung zwischen Frequenzen oder die sich wiederholende Orbitalbewegung von Jet 2. Eine Kernverschiebung durch Synchrotron-Selbstabsorption wurde ausgeschlossen, da sie in die falsche Richtung erfolgt.

Bei der Analyse wurde für jede der 83 Epochen eine unabhängige Gaußsche Modellierung verwendet. Não Frühere Hypothesen wurden auferlegt. Die Likelihood-Profiling-Methode ermöglichte es, Unsicherheiten in den Parametern zu quantifizieren. Der Vergleich mit unabhängigen Daten anderer Programme, etwa MOJAVE bei 15 Gigahertz, bestätigte die Interpretation. Essa Kreuzvalidierung erhöhte das Vertrauen in die Ergebnisse.

Die Studie hebt hervor, dass dies der erste direkte bildgebende Nachweis eines Dual-Jet-Systems im Kern eines Blazars ist. Trabalhos Frühere vorgeschlagene Binärdateien basierend auf Periodizitäten oder indirekten Variationen. Der Durchbruch liegt hier in der gleichzeitigen Beobachtung zweier Jets, die in denselben Bildern nebeneinander existieren.

Historischer Kontext und Zukunftsperspektiven

Markarian 501 wird seit Jahrzehnten bei mehreren Wellenlängen überwacht. Sua Die Emission hochenergetischer Gammastrahlen und die gewundene Radiostruktur erregten Aufmerksamkeit. Die 7,4-jährige Periodizität der Radiolichtkurve steht im Einklang mit den bei anderen Wellenlängen beobachteten Variationen. Isso verleiht dem Bild, das entsteht, Kohärenz.

Das in früheren Beobachtungen berichtete Phänomen der Aufhellung der Gliedmaßen könnte ein Artefakt sein, das durch die Überlagerung von Jet 2 und Jet 1 in Bildern mit geringerer Qualität verursacht wird. Quando Der zweite Jet wurde nicht erkannt, seine Strukturen wurden mit den Rändern des Hauptjets verwechselt. Essa Möglichkeit ebnet den Weg zum erneuten Lesen historischer VLBI-Dateien auf anderen aktiven Kernen.

Zukünftige Beobachtungen mit dichterer Kadenz könnten schnelle Passagen von Jet 2 in bestimmten Konfigurationen erfassen. Black Hole Explorer mit einer geplanten Auflösung von etwa 6 Mikroarkosekunden wird Markarian 501 als vorrangiges Ziel haben. Mesmo Ohne die direkte Auflösung der Orbitaltrennung können hochauflösende Bilder Details des Materieflusses offenbaren, der jedes Schwarze Loch antreibt.

Im weiteren Sinne zeigt der Fall, dass aktive galaktische Kerne komplexe Umgebungen sind. Das einfache Modell eines einzelnen Schwarzen Lochs mit einem Paar Jets senkrecht zur Akkretionsscheibe ist nützlich, aber bei hoher Auflösung unzureichend. Fusões Galactica kommen im Universum häufig vor. Daher müssen supermassive Doppelsterne Schwarzer Löcher in großer Zahl existieren. Reanálises der bestehenden Interferometrie-Datensammlungen mit langer Basislinie können andere ähnliche Fälle aufdecken.

Der Befund unterstreicht den Wert langfristiger Überwachungsprogramme. Redes von Radioteleskopen wie Very Long Baseline Array, das als Instrument von der Größe eines Kontinents fungiert, sind für diese Fortschritte von entscheidender Bedeutung. Eine sorgfältige Analyse der über Jahre gesammelten Daten ermöglichte es uns, die beiden unterschiedlichen Fäden in der Struktur zu erkennen, die wie ein einzelner Strahl aussahen.

Das Universum offenbart weiterhin weitere Ebenen der Komplexität. Dois Schwarze Löcher wirbeln seit Jahrzehnten im Herzen von Markarian 501 umeinander. Cada Man stößt seinen eigenen Plasmastrahl aus, der auf Geschwindigkeiten beschleunigt wird, die der Lichtgeschwindigkeit nahekommen. Instrumente und Erwartungen der Beobachter zeigten lange Zeit nur einen Strahl. Agora, mit hochauflösenden Daten und sorgfältiger Analyse identifiziert die Wissenschaft die beiden. Esse Beim Finden geht es nicht nur um ein bestimmtes System. Ele eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis, wie die massereichsten Schwarzen Löcher wachsen und wie sich Galaxien im Laufe der kosmischen Zeit entwickeln.