Kollision Schwarzer Löcher erschüttert das All – und bestätigt Einsteins kühnste Theorie

Schwarze Löcher gehören zu den rätselhaftesten Objekten des Universums. Sie sind unsichtbar, verschlingen alles in ihrer Nähe und hinterlassen dabei messbare Spuren. Wenn zwei von ihnen verschmelzen, entsteht eine Erschütterung der Raumzeit: sogenannte Gravitationswellen. Diese winzigen Wellen lassen sich selbst nach Milliarden Jahren noch mit empfindlichen Detektoren messen.

Im Herbst 2024 registrierten Forscher gleich zwei außergewöhnliche Kollisionen solcher Schwarzer Löcher. Beide liefern neue Erkenntnisse über die Entstehung dieser Objekte und bestätigen erneut: Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie hält selbst unter extremsten Bedingungen stand.

Zwei ungewöhnliche Kollisionen Schwarzer Löcher in kurzer Folge

Die erste Verschmelzung, GW241011 genannt, ereignete sich vor etwa 700 Millionen Jahren. Zwei Schwarze Löcher, etwa 20 und 6 Sonnenmassen schwer, prallten dabei aufeinander. Besonders auffällig: Das größere drehte sich extrem schnell – so schnell wie kaum ein anderes bisher gemessenes Schwarzes Loch.

Nur einen Monat nach der Registrierung dieses Signals – am 10. November 2024 – entdeckten die Messgeräte ein weiteres Ereignis: GW241110. Dieses stammte aus 2,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Auch hier trafen zwei ungleich schwere Schwarze Löcher aufeinander. Und wieder sorgte das System für eine Überraschung: Das größere Objekt rotierte rückwärts – entgegen seiner Umlaufrichtung. Ein Verhalten, das bislang nur theoretisch angenommen wurde.

Hinweise auf eine mehrfache Entstehung

Beide Beobachtungen deuten darauf hin, dass diese Schwarzen Löcher nicht zum ersten Mal kollidierten. Möglicherweise entstanden sie selbst bereits aus einer früheren Verschmelzung. In der Fachsprache heißen solche Fälle „hierarchische Verschmelzungen“. Sie treten wahrscheinlich in besonders dichten Sternhaufen auf, wo viele dieser Objekte auf engem Raum existieren und wiederholt zusammenstoßen können.

Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachjournal The Astrophysical Journal Letters von einem Forschungsteam der University of Nevada, Las Vegas, in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern. „Solche Systeme wurden theoretisch vorhergesagt, aber dies ist der erste direkte Beweis für ihre Existenz“, erklärte der beteiligte Astrophysiker Carl-Johan Haster.

Einsteins Theorie bleibt stabil

Die GW241011-Verschmelzung bot den Forschern auch eine Gelegenheit, Einsteins Theorie der Gravitation zu überprüfen. Sie analysierten das Gravitationswellensignal auf kleinste Abweichungen. Das Ergebnis: Die aufgezeichneten Daten stimmen exakt mit den Vorhersagen aus der Relativitätstheorie überein.

Besonders interessant waren sogenannte höhere Harmonische – feinste Schwankungen in den Wellen, die zusätzliche Informationen über Masse und Rotation liefern. Sie ähneln den Obertönen einer Gitarrensaite und konnten bisher nur selten so deutlich nachgewiesen werden.

Die hohe Präzision der Messungen erlaubt auch Aussagen über bisher unentdeckte Teilchen. Einige Modelle der Physik vermuten die Existenz sogenannter ultraleichter Bosonen – winziger Teilchen, die Energie aus rotierenden Schwarzen Löchern entziehen könnten. Doch im Fall von GW241011 bleibt die Rotation selbst nach Millionen Jahren nahezu unverändert. Das spricht klar gegen die Existenz solcher Teilchen.

Ein Fenster in die Zukunft der Forschung

Die beiden Kollisionen gehören zu den stärksten Gravitationswellen-Ereignissen, die bisher aufgezeichnet wurden. Sie zeigen, wie präzise moderne Detektoren wie LIGO, Virgo und KAGRA heute arbeiten. Und sie helfen, zentrale Fragen der Astrophysik zu beantworten: Wie entstehen Schwarze Löcher? Wie verändern sie sich? Und was verraten sie über die Grundgesetze der Natur?

In Zukunft wollen Wissenschaftler die Empfindlichkeit ihrer Detektoren weiter steigern. Damit ließen sich auch schwächere Signale auffangen und noch mehr über das Verhalten Schwarzer Löcher erfahren. Jede neue Beobachtung ist ein Schritt hin zu einem besseren Verständnis des Universums.

Kurz zusammengefasst:

• Zwei außergewöhnliche Kollisionen schwarzer Löcher, die 2024 gemessen wurden, liefern neue Hinweise darauf, dass manche dieser Objekte bereits das Produkt früherer Verschmelzungen sind.
• Die aufgezeichneten Gravitationswellen stimmen exakt mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie überein – selbst unter extremsten Bedingungen im All.
• Besonders spannend: Eines der Schwarzen Löcher rotiert so schnell, dass es bestimmte Teilchentheorien widerlegt und neue Grenzen der Astrophysik aufzeigt.

Übrigens: Zwischen Venus und Sonne lauern unsichtbare Asteroiden, die von der Erde aus kaum zu entdecken sind und ihr dennoch gefährlich nahekommen könnten. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Carl Knox, OzGrav, Swinburne University of Technology