Gravitationswellen: Massereichste Kollision schwarzer Löcher entdeckt
Ein neues schwarzes Loch mit der 225-fachen Masse unserer Sonne ist gerade entstanden. Das geht aus einem aufgefangenen Gravitationswellensignal, dem GW231123, hervor. Das Signal wurde während des vierten Beobachtungslaufs des LVK-Netzwerks bereits am 23. November 2023 entdeckt – doch jetzt erst bestätigt(öffnet im neuen Fenster) .
Die Gravitationswellendetektoren des LVK-Netzwerks (Ligo-Virgo-Kagra) befinden sich im Falle von Virgo in der Nähe von Pisa (Italien), Kagra wurde in der japanischen Stadt Hida gebaut und die Ligo-Detektoren wurden in Hanford (Washington, USA) sowie in Livingston (Louisiana, USA) errichtet. Mit ihnen werden geringe Störungen in der Raumzeit, also Gravitationswellen, gemessen. Verursacht werden diese winzigen Verzerrungen durch kosmische Ereignisse wie die Verschmelzung von Neutronensternen oder schwarzen Löchern.
Bei dem GW231123-Signal handelt es sich um die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher, die etwa die 103- und 137-fache Masse der Sonne hatten. Zusätzlich zu ihrer hohen Masse drehen sie sich auch schnell.
"Eine echte Herausforderung für unser Verständnis"
"Dies ist das massereichste Doppelsystem von schwarzen Löchern, das wir durch Gravitationswellen beobachtet haben, und es stellt eine echte Herausforderung für unser Verständnis der Entstehung von schwarzen Löchern dar" , teilt Mark Hannam von der Universität Cardiff (Großbritannien) mit. "Schwarze Löcher dieser Masse sind nach den Standardmodellen der Sternentwicklung verboten."
Die beiden schwarzen Löcher in diesem Doppelsternsystem könnten sich durch frühere Verschmelzungen kleinerer schwarzer Löcher gebildet haben, so Ed Porter(öffnet im neuen Fenster) vom Astroteilchen- und Kosmologielabor (APC) in Paris (Frankreich).
Grenzüberschreitende Gravitationswelle
Die hohe Masse und die rasante Rotation der schwarzen Löcher in GW231123 stoßen an die Grenzen sowohl der Gravitationswellennachweistechnologie als auch der aktuellen theoretischen Modelle. "Die schwarzen Löcher scheinen sich sehr schnell zu drehen – nahe der Grenze, die Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie zulässt" , so Charlie Hoy von der Universität Portsmouth (Großbritannien).
Bisher hatte die massereichste Verschmelzung von schwarzen Löchern eine Gesamtmasse 140-mal so groß wie die der Sonne. Diese wurde durch ein Ereignis namens GW190521 im Jahr 2021 hervorgerufen.
Die jetzige Entdeckung steht im Widerspruch zu den aktuellen Theorien über die Sternentwicklung. Die schwarzen Vorläuferlöcher sind zu groß, um durch einen Gravitationskollaps entstanden zu sein. Deswegen mussten Modelle verwendet werden, die die komplizierte Dynamik hoch rotierender schwarzer Löcher berücksichtigen.
Zwar deute aktuell alles auf die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher hin, es könnte aber auch etwas anderes, Unerwartetes sein, erklärte Gregorio Carullo von der Universität Birmingham (Großbritannien).