Berechnungen bestätigen Relativitätstheorie

Modell für den Quasar OJ 287

Piikkiö (Finnland) - Die Berechnungen stimmten auf den Tag genau: Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, den Strahlungsausbruch eines fernen Quasars vorherzusagen -- und damit nicht nur die Masse eines gigantischen Schwarzen Lochs zu bestimmen, sondern zudem auch einmal mehr die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins zu bestätigen. Die Beobachtungen zeigen, dass das 3,5 Milliarden Lichtjahre entfernte Objekt große Mengen an Gravitationswellen aussendet, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature".

"Die Messungen bestätigen unser Modell, nach dem der Quasar zwei Schwarze Löcher beherbergt, die sich gegenseitig umkreisen", erklärt der Leiter des Teams, Mauri Valtonen von der Universität Turku in Finnland. "Sie zeigen außerdem, dass die Abnahme der Bahnenergie in guter Übereinstimmung mit der Abstrahlung von Gravitationswellen durch das System ist. Ohne Gravitationswellen hätte der Ausbruch 20 Tage später auftreten müssen."

Quasare sind die hellsten Objekte im Kosmos. Ihre "Kraftwerke" sind supermassive Schwarze Löcher in Galaxienzentren, in die Materie einfällt. Im Allgemeinen schwankt die Strahlung der Quasare auf nicht vorhersehbare Art und Weise. Nicht so bei OJ 287: Seine Lichtkurve ist nicht unregelmäßig, sondern zeigt alle zwölf Jahre zwei große Ausbrüche. Bereits 1988 entwickelten Valtonen und andere Astronomen ein Modell für OJ 287, in dem ein Schwarzes Loch mit der rund 100-millionenfachen Masse der Sonne das noch einmal erheblich massereichere zentrale Schwarze Loch des Quasars umkreist. Die Umlaufbahn des kleineren Schwarzen Lochs ist dabei stark elliptisch und gegen die Rotationsebene des größeren Schwarzen Lochs geneigt. Deshalb durchstößt das kleine Schwarze Loch bei jedem Umlauf zweimal die große Scheibe aus heißem Gas, die sich um das zentrale Schwarze Loch befindet. Dabei kommt es dann zu den regelmäßigen Strahlungsausbrüchen.

Beobachtungen der beiden Ausbrüche in den Jahren 1994 und 1995 sowie des ersten Ausbruchs des nächsten Umlaufs im Jahr 2005 führten zu einer weiteren Verfeinerung des Modells und zu der Vorhersage, dass der zweite Ausbruch am 13. September 2007 eintreten sollte. Diese Vorhersage konnte durch über einhundert Messungen, an denen auch Amateurastronomen beteiligt waren, bestätigt werden. Damit konnten Valtonen und seine Kollegen nicht nur ihr Modell bestätigen, sondern auch die Masse des zentralen Schwarzen Lochs direkt messen: Sie beträgt 18 Milliarden Sonnenmassen. Außerdem bestätigt die Beobachtung die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, wie die relativistische Drehung der Orientierung der Umlaufbahn und die Abstrahlung von Gravitationswellen. "Es handelt sich um die stärkste bekannte Abstrahlung von Gravitationswellen", so Valtonen, "die Leistung im Gravitationswellenbereich ist vergleichbar mit der Gesamtleuchtkraft des Objekts im elektromagnetischen Spektrum."