Gravitationswellen: Schwarze Löcher des Ligo-Signals entstanden aus einem Stern

Zwei Sterne, ein Stern, zwei schwarze Löcher, ein schwarzes Loch: Ein US-Astrophysiker hat den Ursprung der kürzlich entdeckten Gravitationswellen und eines fast zeitgleich ausgelösten Gammablitzes untersucht. Beide Phänomene sollen den gleichen Ursprung haben: zwei sehr kurzlebige schwarze Löcher.

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Zwillings-schwarze-Löcher: einen Erddurchmesser voneinander entfernt
Zwillings-schwarze-Löcher: einen Erddurchmesser voneinander entfernt (Bild: The Simulating eXtreme Spacetimes Project)

Aus zwei mach eins - und dann wieder zwei: Abraham Loeb, Astrophysiker an der Harvard-Universität, hat den Ursprung des Signals GW150914 untersucht, das kürzlich als Nachweis von Gravitationswellen vorgestellt wurde. Danach sind die beiden schwarzen Löcher, die als Ursprung des Signals gelten, aus einem einzigen Stern entstanden. Und der wiederum aus zwei Sternen.

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Es war eine wissenschaftliche Sensation: Das Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Ligo) zeichnete am 14. September 2015 die Signatur zweier verschmelzender schwarzer Löcher auf. Das Signal GW150914 dauerte rund 0,2 Sekunden und gilt als der erste experimentelle Nachweis von Gravitationswellen, die Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt hatte.

Zwei verschmelzende schwarze Löcher senden Gammablitz aus

Nur vier Zehntelsekunden später erfasste das Weltraumröntgenteleskop Fermi Gamma-Ray Space Telescope im gleichen Himmelssegment einen Gammablitz. Laut Loeb hat der denselben Ursprung wie die Gravitationswellen: das Verschmelzen der beiden schwarzen Löcher, deren Massen das 29-Fache und das 36-Fache der Sonnenmasse betrugen.

Die beide schwarzen Löcher seien durch den Kollaps eines sehr massereichen Sterns entstanden, schreibt Loeb in einem Aufsatz, der in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters erscheinen wird. Beide waren nur etwa einen Erddurchmesser voneinander entfernt, umkreisten sich mit einer sehr hohen Geschwindigkeit - und verschmolzen nach nur wenigen Minuten wieder miteinander. In das neu entstandene schwarze Loch wurden dann die Reste des kollabierten Sterns hineingesogen. Diese Materialzufuhr könnte dann den Gammablitz ausgelöst haben.

Die Rotation verformt den Kern

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Normalerweise entsteht durch den Kollaps eines massereichen Sterns ein einziges schwarzes Loch. Rotiere der Stern jedoch sehr schnell, könne sich sein Kern auseinanderziehen, bis er die Form einer Hantel annehme. Aus der bildeten sich zwei extrem dichte Klumpen. Diese seien jeweils kollabiert und zwei schwarze Löcher entstanden, sagt Loeb.

Die schnelle Rotation ist laut Loeb wiederum auf den Ursprung des Sterns zurückzuführen: Sehr massereiche Sterne bilden sich oft aus zwei Sternen. Die beiden umkreisen sich, werden dabei immer schneller und verschmelzen schließlich miteinander. Die Bewegung der beiden Sterne überträgt sich dann auf den neuen, der dann sehr schnell rotiert.

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