Kollision Schwarzer Löcher in Abell 2142 in CrB

[MartinWagner]

Hallo,
im Galaxienhaufen Abell 2142 in der Nördlichen Krone in 1,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung sollen irgendwann zwei supermassive Schwarze Löcher (Galaxienkerne) miteinander kollidieren. Was wäre in so einem Fall zu sehen? Wie stark wäre der Gamma-Ray-Burst (GRB), wie hell die Hypernova und wie lange wäre sie sichtbar? Würde es kurz vor oder währenddessen einen Neutrino-Sturm geben, der beispielsweise in Super Kamiokande bei Osaka nachgewiesen würde? Was wäre mit Gravitationswellen? Gäbe es Auswirkungen auf die Erde?

Vielen Dank,
Martin Wagner, martin-wagner.org

 

[Optikus]

Moin,

dramatisches wird sich im Sinne der Erde da nicht tun, aber Gravitationswellen, GRB usw. wird es geben, wie hell die Explosion zu sehen sein wird ist schwer abzuschätzen, ich denke aber dass man so ein Ereignis auf allen Kanälen messtechnisch nachweisen können wird.

CS
Jörg

 

[P_E_T_E_R]

im Galaxienhaufen Abell 2142 in der Nördlichen Krone in 1,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung sollen irgendwann zwei supermassive Schwarze Löcher (Galaxienkerne) miteinander kollidieren.

Wobei "irgendwann" wohl typischerweise ein paar Milliarden Jahre weg ist. Wir wissen ja, dass unser eigenes galaktisches System, die Milchstrasse, in gut 4 Milliarden Jahren mit der Andromeda Galaxis M31 kollidiert. Bis zu einer Verschmelzung der Supermassiven Schwarzen Löcher (SMBH/SBH) vergehen dann sicher nochmal mehrere Milliarden Jahre.

Wie sich solch ein Merger-Ereignis, wie er für Abell 2142 in sehr weiter Zukunft erwartet wird, aus unserer Entfernung darstellen wird, ist auch noch nicht ganz klar. Sicherlich werden dann sehr starke Gravitationswellen ausgelöst, welche mit konventionellen Detektoren wie LIGO aber in irdischen Störquellen untergehen. Dafür braucht man dann große projektierte Detektoranlagen im Weltraum wie LISA

Ob das dann auch im elektromagnetischen Spektrum spektakuläre Signale produziert, ist nicht ganz klar, weil sich solche SMBHs typischerweise hinter einem undurchdringlichen Vorhang von Gas und Staub verbergen. Man erwartet, dass die charakteristischen hochenergetischen Jets in der finalen Annäherungsphase wie bei torkelnden Brummkreiseln präzedieren. Aufgrund von Simulationen verspricht man sich am ehesten klare Signaturen im Röntgenspektrum:

New Simulation Sheds Light on Spiraling Supermassive Black Holes

Supermassive Black Holes Collide in Galactic Merger Grand Finales

Astronomers spot signs of supermassive black hole mergers

Credit: Hubble Space Telescope

 

[MartinWagner]

Hallo,
wenn in Abell 2142 zwei supermassive schwarze Löcher kollidieren würden, wieviele Tage vorher würde der hochempfindliche Gravitationswellen-Detektor KAGRA in Japan dieses Ereignis entdecken? Wie genau könnte es mit Hilfe von LIGO und Advanced Virgo lokalisiert werden? Würde es sich über mehrere Tage hinziehen, da die schwarzen Löcher supermassiv sind und KAGRA sehr empfindlich ist? Wenn es z.B. am 8.4.2020 erstmals detektiert würde und am 12.4.2020´die Verschmelzung wäre, wäre dann die Bezeichnung GW200408 oder GW200412? Wenn die Frequenz der Wellen 100 Hertz ist, heißt das dann daß die schwarzen Löcher sich 100x pro Sekunde umeinander drehen?

Vielen Dank im Voraus,
Martin Wagner

 

[Hoschie]

Hallo,
ich würde ja schätzen, die Detektoren würden das Ereignis grob 1...2*10^(-5) Tage vorher aufzeichnen. Bin gespannt, was die Experten dazu sagen!

CS Hoschie

 

[Auriga_HH]

Das wäre ja gerade mal eine Sekunde vorher.

 

[P_E_T_E_R]

wenn in Abell 2142 zwei supermassive schwarze Löcher kollidieren würden, wieviele Tage vorher würde der hochempfindliche Gravitationswellen-Detektor KAGRA in Japan dieses Ereignis entdecken? Wie genau könnte es mit Hilfe von LIGO und Advanced Virgo lokalisiert werden? Würde es sich über mehrere Tage hinziehen, da die schwarzen Löcher supermassiv sind und KAGRA sehr empfindlich ist?

Die bereits seit einiger Zeit messenden Anlagen wie LIGO, VIRGO und auch das gerade erst beginnende KAGRA mit ihren kilometerlangen Messarmen sind für die Detektion von stellaren Mergerereignissen von schwarzen Löchern und Neutronensternen im Frequenzbereich um 100 Hz ausgelegt. Die Technik von KAGRA ist auch nicht so verschieden, dass man damit einen großen Durchbruch erwarten kann, wenn es denn endlich operativ wird.

Für Merger von supermassiven schwarzen Löchern braucht es hingegen Detektoranlagen mit einer Armlänge von Millionen Kilometern, und sowas kann man nur im Weltraum aufspannen:

LISA

Die Empfindlichkeit der kurzen Detektoranlagen auf der Erde wird kaum reichen, um solche supermassiven Mergerereignisse zu registrieren. Wenn die raumbasierte Anlage LISA irgendwann mal realisiert wird, dann erwartet man ein Signal, das nicht nur 200 Millisekunden wie bei den stellaren Mergerereignissen, sondern tagelang andauert.

Mergin Supermassive Black Holes

Wenn es z.B. am 8.4.2020 erstmals detektiert würde und am 12.4.2020 die Verschmelzung wäre, wäre dann die Bezeichnung GW200408 oder GW200412?

Ich fürchte, bis es soweit ist, wird noch sehr viel Zeit vergehen ...