Raumzeitbeben Riesencrash von schwarzen Löchern gemessen

Der Zusammenprall war so gewaltig, dass er sich bis heute nachweisen lässt: Vor sieben Milliarden Jahren verschmolzen zwei schwarze Löcher zu einem riesigen Massemonster. Nun konnten Physiker es erstmals beobachten.
Simulation des Crashs: Die Kollision ist das fernste Ereignis, das Gravitationswellendetektoren je entdeckt haben

Simulation des Crashs: Die Kollision ist das fernste Ereignis, das Gravitationswellendetektoren je entdeckt haben

Foto: SXS

Forscher haben die bislang massereichste gemessene Verschmelzung schwarzer Löcher beobachtet. Die Observatorien Ligo in den USA und Virgo in Italien registrierten die Gravitationswellen vom Crash zweier Schwerkraftmonster. Das resultierende schwarze Loch mit 142 Sonnenmassen ist das erste aus dem mittleren Massebereich, das jemals beobachtet worden ist, berichtet ein internationales Forscherteam in den Fachblättern "Physical Review Letters"  und "Astrophysical Journal Letters" .

Gravitationswellen entstehen, wenn Massen beschleunigt werden. Diese Störungen der Raumzeit breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Sie fallen aber nur sehr schwach aus und sind deswegen schwer nachzuweisen. Der Nachweis der bereits von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationswellen war deshalb eine Sensation, die im Jahr 2017 mit dem Physik-Nobelpreis geehrt wurde.

Wie von Albert Einstein vorhergesagt

Die Verschmelzung fand vor rund sieben Milliarden Jahren statt. Die Kollision brachte die Raumzeit so sehr zum Beben, dass sie auch in einer Entfernung von heute rund 16 Milliarden Lichtjahren auf der Erde noch nachweisbar ist. Der Crash ist damit nicht nur das massereichste, sondern auch das fernste Ereignis, das die Gravitationswellendetektoren bislang registriert haben.

Das Signal mit der Katalognummer GW190521 dauerte nur rund eine Zehntelsekunde. "Trotz der kurzen Dauer konnten wir zeigen, dass das Signal dem entspricht, was wir - wie von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt - von verschmelzenden schwarzen Löchern erwarten", sagte Alessandra Buonanno, Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, die an der Untersuchung beteiligt war.

Mittelschwere schwarze Löcher haben 100- bis 100.000-mal so viel Masse wie unsere Sonne. Die Verschmelzung liefert den ersten eindeutigen Nachweis für ein schwarzes Loch aus dieser Klasse. Während kleinere schwarze Löcher bei Sternexplosionen entstehen, finden sich größere in den Zentren von Galaxien wie unserer Milchstraße, wo sie sich große Mengen Materie einverleibt haben.

Das unmögliche schwarze Loch

Die Massen der beiden ursprünglichen schwarzen Löcher, deren Verschmelzung nun registriert wurde, bereiten den Astrophysikern allerdings noch Kopfzerbrechen. So verfügte eines der schwarzen Löcher über eine Masse, die dem 85-Fachen unserer Sonne entspricht.  

So ein schwarzes Loch sollte es nach allen bisher geltenden Theorien aber nicht geben. Wenn Sterne in einer Supernovaexplosion zusammenstürzen, dürften nur schwarze Löcher mit weniger oder deutlich mehr Masse entstehen. Die Forscher halten es deshalb für wahrscheinlich, dass der größere der beiden Vorläufer selbst schon das Ergebnis einer Verschmelzung kleinerer schwarzer Löcher gewesen ist.

koe/dpa
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