Astrophysik

Forscher messen mächtige Gravitationswelle: Zwei Schwarze Löcher verschmelzen miteinander

  • Marvin Ziegele
    vonMarvin Ziegele
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Forscher haben die bislang massereichste gemessene Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern beobachtet. Die freigesetzten Energiemengen sind riesig.

  • Zwei Schwarze Löcher sind miteinander verschmolzen.
  • Die dabei entstandene Gravitationswelle brauchte sieben Milliarden Jahre, um die Erde zu erreichen.
  • Doch eine Tatsache bereitet den Wissenschaftlern Kopfzerbrechen.

Die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher sorgt für Aufsehen. Die Gravitationswellenobservatorien Ligo in den USA und Virgo in Italien haben damit „ihren bisher dicksten Fisch gefangen“, wie das Max-Planck-Institut das Phänomen laut der Tageszeitung „Der Standard“ den Fund beschreibt. „Das sieht nicht so sehr aus wie das Zirpen, das wir normalerweise beobachten“, so Virgo-Wissenschaftler Nelson Christensen. Es sei mehr etwas, das „Peng" mache und es sei das massereichste Signal, das Ligo und Virgo je gesehen hätten.

Verschmelzung von Schwarzen Löchern: Ereignis vor sieben Milliarden Jahren

Die Verschmelzung der beiden Schwarzen Löcher soll vor rund sieben Milliarden Jahren stattgefunden haben. Zu dieser Zeit war das Universum etwa halb so alt wie heute. Das Signal mit der Katalognummer GW190521 soll bereits am 21. Mai 2019 eingegangen sein. Eines der beiden Schwarzen Löcher hatte dabei etwa die 66-fache Masse unserer Sonne, das andere sogar die 85-fache. Dabei entstand das erste Schwarze Loch aus dem mittleren Massebereich, das 142 Sonnenmassen besitzt. Bei der Verschmelzung der beiden Sonnen wurde eine Energie freigesetzt, die rund acht Sonnenmassen entsprechen soll.

Das Signal dauerte nur eine Zehntelsekunde an und zeigte zwei spiralförmige Umläufe der Schwarzen Löcher kurz vor ihrer Verschmelzung. „Trotz der kurzen Dauer konnten wir zeigen, dass das Signal einem entspricht, das wir – wie von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt – von verschmelzenden Schwarzen Löchern erwarten“, so die Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Alessandra Buonanno. „Uns wurde klar, dass wir erstmals Zeuge der Geburt eines mittelschweren Schwarzen Lochs waren, dessen einer Elternteil höchstwahrscheinlich selbst aus einer früheren Verschmelzung eines Doppelsystems hervorgegangen ist.“ Erst kürzlich wurde auch in Erdnähe ein schwarzes Loch entdeckt.

Schwarze Löcher: Masse bei der Verschmelzung bedarf einer Erklärung

Die Massen der beiden „Elternteile" des neuen Schwarzen Loches bereiten den Astrophysikern allerdings einiges an Kopfzerbrechen. Das Problem: die Masse liegt in einem Bereich, in dem es keine Schwarzen Löcher geben dürfte. Nur Sterne bis etwa 130 Sonnenmassen sollen der Theorie zufolge zu Schwarzen Löchern zusammenstürzen. Diese Schwarzen Löcher dürften anschließend nur eine Masse von 65 Sonnenmassen haben.

Das schwarze Loch LB-1 - hier eine künstlerische Darstellung - dürfte in dieser Form eigentlich gar nicht existieren, sagen die Forscher, die das schwarze Loch entdeckt haben. Andere Forscher widersprechen der Studie und haben eine andere Erklärung gefunden.

Eine Ausnahme bilden sehr schwere Sterne mit mehr als 200 Sonnenmassen. Diese dürften der Theorie zufolge zu einem Schwarzen Loch zusammenstürzen, das aber immer mehr als 120 Sonnenmassen haben sollte. Es liegt also eine große Differenz zwischen den „erlaubten“ Werten von 65 und 120. Eines der „Elternteile" des neuen Schwarzen Lochs hatte aber eine Masse von 85 Sonnenmassen.

Eine mögliche Erklärung ist, dass eines der beiden Schwarzen Löcher nicht zum ersten Mal verschmolzen ist. Wissenschaftler vermuten, dass eines der „Elternteile" bereits vorher eine Verschmelzung durchlaufen hat. (Marvin Ziegele)

Rubriklistenbild: © Jingchuan YU, Beijing Planetarium, 2019

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