Ein internationales Team von Astronomen, die an den Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo arbeiten, hat ihre bisher größte Entdeckung gemacht:die Kollision zweier Schwarzer Löcher, die zu einem Schwarzen Loch mit etwa 142 Sonnenmassen verschmolzen – das größte, das jemals mit Hilfe von Gravitation entdeckt wurde Wellen.
Die Fusion hat mehrere ungewöhnliche Merkmale und könnte zur Entdeckung neuer Physik führen, sagen sie.
Die Kollision ereignete sich vor 7 Milliarden Jahren, als die beiden Schwarzen Löcher begannen, sich spiralförmig ineinander zu drehen, bevor sie zusammenprallten und Gravitationswellen aussandten, die durch das Gewebe der Raumzeit kräuselten.
Das resultierende Signal mit der Bezeichnung GW190521 wurde erstmals am 21. Mai 2019 von Wissenschaftlern entdeckt, die den Advanced Virgo-Detektor am European Gravitational Observatory (EGO) in Italien und die beiden Advanced LIGOs in den USA betrieben.
Lesen Sie mehr über Gravitationswellen:
- Von Äpfeln zu Gravitationswellen:eine kurze Geschichte der Schwerkraft
- Wie wir Gravitationswellen von Neutronensternen entdeckt haben – und warum das so eine große Sache ist
„Das sieht nicht sehr nach einem Zwitschern aus, was wir normalerweise erkennen:Es ist eher wie etwas, das „knallt“, und das System, das es erzeugt hat, ist das massivste, das LIGO und Virgo bisher entdeckt haben“, sagte Nelson Christensen, Direktor bei ARTEMIS in Nizza, Frankreich und Mitglied der Virgo Collaboration.
Das resultierende Schwarze Loch gehört zur Klasse der sogenannten „Schwarzen Löcher mittlerer Masse“, die solche mit 100 bis 100.000 Sonnenmassen umfasst. Die Entdeckung markiert das erste Mal, dass ein Schwarzes Loch in diesem Massenbereich beobachtet wurde.
Schwarze Löcher mittlerer Masse sind für Forscher von besonderem Interesse, da sie den Schlüssel zu einem der großen Rätsel der Astrophysik und Kosmologie enthalten könnten:dem Ursprung supermassiver Schwarzer Löcher. Obwohl die Frage unbeantwortet bleibt, ist eine Erklärung für die Entstehung dieser kosmischen Monster, die millionen- oder sogar milliardenfach die Masse der Sonne haben, die wiederholte Verschmelzung von Schwarzen Löchern mittlerer Masse.
Auch kann der Gravitationskollaps eines Sterns nach unserem derzeitigen Wissensstand keine Schwarzen Löcher im ungefähren Bereich von 60 bis 120 Sonnenmassen bilden, da sie durch die Supernova-Explosion aufgrund eines als „Paarinstabilität“ bezeichneten Prozesses vollständig auseinander gesprengt werden hinterlassen nur Gas und kosmischen Staub.
Daher würden Astrophysiker nicht erwarten, in diesem Massenbereich ein Schwarzes Loch zu beobachten – aber die schwerere Komponente von GW190521 wog 85 Sonnenmassen.
„Mehrere Szenarien sagen die Bildung von Schwarzen Löchern in der sogenannten Paarinstabilitäts-Massenlücke voraus:Sie könnten aus der Verschmelzung kleinerer Schwarzer Löcher oder aus der Kollision massereicher Sterne oder sogar aus exotischeren Prozessen resultieren“, sagte Michela Mapelli, Professorin an Universität Padova, Mitglied des INFN Padova und der Virgo Collaboration.
„Es ist jedoch auch möglich, dass wir unser derzeitiges Verständnis der Endstadien des Sternlebens und der daraus resultierenden Massenbeschränkungen für die Entstehung von Schwarzen Löchern revidieren müssen. In jedem Fall ist GW190521 ein wichtiger Beitrag zur Untersuchung der Entstehung von Schwarzen Löchern.“