[Wornat1959]

03.12.2018
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Schwarze Löcher: Der mächtigste Crash von allen

Noch mehr Gravitationswellen, noch mehr Schwarze Löcher: Astrophysiker haben noch einmal in die Daten vom Vorjahr geschaut und Erstaunliches entdeckt.

von Robert Gast

( © NASA, Ames Research Center, Christopher E. Henze (Ausschnitt) )

Für die Jäger von Gravitationswellen war das Jahr 2017 noch weitaus ergiebiger als bisher gedacht. Ganze achtmal habe man Erschütterungen der Raumzeit aufgespürt, fünfmal allein im August, berichten die Astrophysiker in einem aktuellen Fachaufsatz auf dem Preprint-Server arXiv. Bisher hatten die Wissenschaftler für 2017 erst vier Gravitationswellenereignisse publik gemacht.

Nun aber haben sie Daten aus dem Vorjahr erneut durchkämmt. Dabei haben sie auch die Spuren eines wahrhaft gigantischen Crashs entdeckt: In fünf Milliarden Lichtjahren Entfernung sollen zwei Schwarze Löcher mit der 50- beziehungsweise 34-Fachen unserer Sonne kollidiert sein, wobei fast das Fünffache der Sonnenmasse in Schwingungsenergie umgewandelt wurde – der bisherige Rekord der Gravitationswellen-Astronomie.

Gravitationswellen entstehen, wenn irgendwo im Weltall gewaltige Massen kollidieren. Nach solch einem Zusammenstoß breiten sich die winzigen Erschütterungen mit Lichtgeschwindigkeit aus und durchqueren mit der Zeit das gesamte Universum. Menschen können diese Schwingungen der Raumzeit nicht wahrnehmen, denn Gravitationswellen stauchen eine mehrere Kilometer lange Strecke gerade einmal um den Bruchteil eines Atomkerndurchmessers.

Erst mit riesigen Laser-Interferometern wie den beiden Messstationen des LIGO-Observatoriums in den USA ist es der Menschheit gelungen, die Vibrationen aufzuspüren. 2015 gelang so der erste Nachweis kollidierender Schwarzer Löcher. 2017 fingen die Astrophysiker dann die Gravitationswellen aus dem Zusammenstoß zweier Neutronensterne auf.

Außerdem wiesen die Forscher 2015 und 2017 sechs weitere Signale verschmelzender Schwarzer Löcher nach. Nun hat die rund 1000 Mitglieder starke LIGO-Virgo-Kollaboration den Datensatz der 2017er Messkampagne nochmals mit gründlicheren Algorithmen ausgewertet. Die Forscher sind dabei auf vier weitere Ereignisse gestoßen, die vermutlich von Paaren Schwarzer Löcher stammen. Mit ihnen umfasst der Katalog der Gravitationswellenereignisse nun insgesamt elf Einträge.

Die Gravitationswellen der vier Neuzugänge erreichten die Erde allesamt zwischen dem 29. Juli und dem 23. August 2017. Sie gehen jeweils auf Kollisionen zurück, die mehr als 2,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde stattfanden. Eines der Ereignisse ließ auch messbar den italienischen Gravitationswellendetektor Virgo ausschlagen, der zu dieser Zeit gerade in Betrieb ging. Insgesamt riefen die Raumzeitbeben wegen ihrer großen Entfernung aber etwas schwächere Signale in den Geräten hervor als frühere Entdeckungen.


( © LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern (Ausschnitt) )

Dicke Kugeln, nach Masse sortiert | Schwarze Löcher, die durch Gravitationswellen aufgespürt wurden, kommen immer in Paaren vor (blau), die anschließend zu einem noch schwereren Schwarzen Loch verschmelzen. Einzelne Exemplare verraten sich hingegen durch Röntgenstrahlung (lila). Auch Neutronensterne geben manchmal Strahlung ab (gelb). Manchmal verschmelzen auch sie und fluten das All mit Gravitationswellen (orange).

Weitere Gravitationswellen erwarten die Forscher für das Frühjahr 2019, in dem eine neue Messkampagne starten soll. Sobald sie ihre Detektoren wieder einschalten, müssten statistisch gesehen zwei Ereignisse pro Monat eintreffen, schätzen die Wissenschaftler.

Dass LIGO im August 2017 gleich fünfmal ausgeschlagen hat, war demnach bloß eine zufällige Laune der Natur. So oder so wird die Zahl der verschmelzenden Schwarzen Löcher, von denen die Menschheit etwas mitbekommen hat, weiter steigen: Ende des Jahres 2019 dürfte der Katalog mehrere Dutzend Einträge enthalten.

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