Ein internationales Team von Astronomen an den Gravitationswellen-Detektoren LIGO und Virgo hat die bisher größte Entdeckung gemacht: Die Kollision zweier Schwarzer Löcher, die zu einem Schwarzen Loch mit rund 142 Sonnenmassen verschmolzen – dem massivsten, das je durch Gravitationswellen nachgewiesen wurde.
Diese Fusion weist ungewöhnliche Merkmale auf und könnte neue Physik enthüllen, wie die Forscher betonen.
Die Kollision fand vor etwa 7 Milliarden Jahren statt. Die Schwarzen Löcher drehten sich spiralförmig umeinander, prallten zusammen und sandten Gravitationswellen aus, die das Raumzeitgefüge wellenförmig verzerrten.
Das Signal GW190521 wurde erstmals am 21. Mai 2019 von den Detektoren Advanced Virgo am European Gravitational Observatory (EGO) in Italien sowie den Advanced LIGO-Detektoren in den USA registriert.
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„Das Signal sieht nicht aus wie unser typisches 'Zwitschern': Es knallt eher, und das erzeugende System ist das massivste, das LIGO und Virgo je entdeckt haben“, erklärt Nelson Christensen, Direktor bei ARTEMIS in Nizza und Mitglied der Virgo Collaboration.
Das entstandene Schwarze Loch gehört zur Klasse der mittleren Schwarzen Löcher (100 bis 100.000 Sonnenmassen). Es ist das erste Mal, dass ein Objekt in diesem Massenbereich beobachtet wurde.
Mittlere Schwarze Löcher faszinieren Astrophysiker, da sie den Ursprung supermassiver Schwarzer Löcher erklären könnten – jener kosmischen Monster mit Millionen- bis Milliardenfacher Sonnenmasse. Eine gängige Hypothese: Wiederholte Verschmelzungen mittlerer Schwarzer Löcher.
Nach aktuellem Wissensstand kann der Gravitationskollaps eines Sterns keine Schwarzen Löcher zwischen etwa 60 und 120 Sonnenmassen bilden. Sie zerfallen durch die 'Paarinstabilität' in einer Supernova-Explosion zu Gas und Staub.
Dennoch wog die schwerere Komponente von GW190521 85 Sonnenmassen – direkt in dieser Lücke.
„Verschiedene Szenarien prognostizieren Schwarze Löcher in der Paarinstabilitätslücke: etwa durch Verschmelzung kleinerer Schwarzer Löcher, Kollisionen massereicher Sterne oder exotische Prozesse“, sagt Michela Mapelli, Professorin an der Universität Padova, Mitglied des INFN Padova und der Virgo Collaboration.
„Es könnte auch sein, dass wir unser Verständnis der Sternendstadien und Massenlimits revidieren müssen. GW190521 ist auf jeden Fall ein Meilenstein für die Schwarze-Löcher-Forschung.“