Gravitationswellen entstehen früher als gedacht
Supermassive Schwarze Löcher und die Entwicklung von Galaxien
Prof. Dr. Andreas Just
Astronomisches Rechen-Institut
Zentrum für Astronomie
Heidelberg
Die Entwicklung des expandierenden Universums nach dem Urknall
und die Verteilung und Struktur der darin enthaltenen
Dunklen Materie verstehen wir heute auf großen Skalen (Millionen oder Milliarden von Lichtjahren) sehr gut.
Das Verhalten von normaler Materie ist viel komplizierter und erst in den
letzten Jahren ist es gelungen, in Simulationen "normal" aussehende Galaxien zu erzeugen.
Galaxien wie unsere Milchstraße wachsen durch zwei Prozesse.
Zum einen verschmelzen kleinere Galaxien zu einer größeren
und zum anderen wächst eine Galaxie durch kontinuierliches Ansammeln von Materie aus ihrer Umgebung.
Im Zentrum fast jeder Galaxie finden wir ein supermassives Schwarzes Loch mit der
millionen- oder milliardenfachen Masse der Sonne.
In Phasen, wo diese Schwarzen Löcher Materie aufsaugen, leuchten sie zudem extrem hell als Quasare.
Wir beobachten auch, dass die zentralen Schwarzen Löcher Hand-in-Hand mit den Galaxien wachsen.
Das bedeutet, dass sich nach der Verschmelzung von Galaxien auch deren supermassive
Schwarze Löcher schnell finden und verschmelzen müssen.
Dies war ein lange Zeit ungelöstes dynamisches Problem, welches wir in unserer
Forschergruppe durch aufwändige Simulationen lösen konnten.
Insbesondere im frühen, noch jungen Universum werden dafür nur wenige Jahrmillionen benötigt.
Der Verschmelzungsprozess von supermassiven Schwarzen Löchern stellt auch
eine der stärksten Quellen von Gravitationswellen dar.
Gravitationswellen wurden von Einstein schon vor 100 Jahren vorhergesagt,
aber erst im September 2015 zum ersten Mal direkt gemessen.
In den nächsten Jahren erwarten wir die Messung der Gravitationswellen
vieler solcher Verschmelzungsprozesse von kompakten Objekten wie Neutronensternen oder
Schwarzen Löchern mit der neuen Generation von Gravitationswellenempfängern,
woraus wir viel über die Entwicklung von Galaxien über kosmische Zeiträume lernen können.
Prof. Dr. Andreas Just promovierte 1987 in Frankfurt, arbeitete danach an der
Johann Wolfgang Goethe Universität in Frankfurt
und seit 1992 am Astronomischen Rechen-Institut in Heidelberg,
welches seit 2005 Teil des neugegründeten Zentrums für Astronomie an der Universität Heidelberg ist.
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