Gravitationswellen: LIGO und Virgo beobachten ein unmögliches Schwarzes Loch

Astronomen beobachteten zum ersten Mal die Bildung eines Schwarzgewichts mit einem Mittelgewicht basierend auf den erzeugten Gravitationswellen. Die Entdeckung wurde mit den Detektoren von LIGO und den Virgin Observatories gemacht, die das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik am Mittwoch angekündigt hatte. Daher ist es die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit der größten bisher beobachteten Gesamtmasse und auch am weitesten entfernt. Es ist jedoch von besonderem wissenschaftlichen Interesse, da eines der beteiligten Schwarzen Löcher nicht mit den aktuellen Modellen der Sternentwicklung übereinstimmt, wie die Forscher erklären.

Bildung eines mittelgroßen Schwarzen Lochs

Das Ereignis wurde GW190521 getauft und am 21. Mai 2019 beobachtet. Es könnte auch die erste Fusion zweier Schwarzer Löcher sein, deren Spuren auch im sichtbaren Licht gefunden wurden. In der Zwischenzeit analysierten die Forscher es detailliert und fanden weitere Details heraus, obwohl das Signal mit einer Länge von nur einer Zehntelsekunde sehr kurz war. Es umfasste daher vier Gravitationswellen, und die Frequenz stieg während des Zeitraums von 30 Hertz auf 80 Hertz. Es entstand aus der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit 66-facher Sonnenmasse und eines mit 85-facher Sonnenmasse. Das resultierende Objekt von etwa 150 Sonnenmassen gehört somit zu einer Klasse, die nur indirekt mit 100 bis 100.000 Sonnenmassen beobachtet wird – dh. zwischen den sternschwarzen Löchern und den Extremen im Zentrum der Galaxien.

Das zweite Schwarze Loch verwirrt jetzt die Forscher, denn so etwas sollte es eigentlich nicht geben. „Nachdem wir verstanden haben, wie Sterne altern und sich entwickeln, erwarten wir, dass wir Schwarze Löcher mit weniger als 65 Sonnenmassen oder mehr als 120 Sonnenmassen finden, aber keine dazwischen.“ erklärt Frank Ohme vom Albert-Einstein-Institut in Hannover. Sterne, deren Masse in dieser Region liegt, explodieren nicht in einer Supernova, sondern verlieren am Ende ihres Lebens viel Masse, bevor sie in eine Explosion und ein Schwarzes Loch geraten. Letztes Jahr sorgten chinesische Astronomen für Aufsehen, als sie die Entdeckung eines solchen Schwarzen Lochs ankündigten. Es hatte viel Kritik daran gegeben.

Alternative Szenarien möglich

Wie die Forscher erklären, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Schwarze Loch in GW190521 mit 85 Sonnenmassen das Ergebnis einer früheren Fusion ist. Oder unser Verständnis der Sternentwicklung ist unvollständig, und Schwarze Löcher mit einer solchen Masse können direkt am Ende des Lebens eines Sterns auftreten. Sie schreiben auch, dass, obwohl die Beobachtung gut zu dem beschriebenen Ereignis passt, andere Erklärungen des Ursprungs nicht ausgeschlossen werden können. Das Signal hätte nicht von der vor etwa sieben Milliarden Jahren beschriebenen Kollision stammen können, sondern hätte viel näher an der Erde stattfinden können. Dazu müssen die Gravitationswellen durch eine Gravitationslinse verzerrt worden sein.

Insgesamt 56 Kandidaten für Gravitationswellenereignisse wurden in der dritten Beobachtungskampagne beobachtet, schreiben die Forscher. Die Kampagne endete Ende März aufgrund der Auswirkungen der Koronapandemie vorzeitig. Vier davon wurden bisher bestätigt und die Details in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht. Die Forscher erklären nun die Ergebnisse von GW190521 und ihre astrophysikalische Bedeutung in den Zeitschriften Physical Review Letters und Astrophysical Journal Letters.

(mho)