Mit noch empfindlicheren Geräten sind Astrophysiker in einer neuen Messphase den Vorgängen im Universum auf der Spur. Möglicherweise beobachteten sie im April zum ersten Mal die Kollision eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch.
Hannover - Gleich im ersten Monat einer neuen Messkampagne haben Gravitationswellenforscher weitere Neutronenstern-Verschmelzungen beobachtet. Es gebe fünf Kandidaten für Gravitationswellen-Ereignisse, teilte das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) am Donnerstag mit.
„Da im dritten Beobachtungslauf ein größeres Volumen des Universums untersucht wird, können wir nun seltenere und extremere Ereignisse wie die Kollision eines Neutronensterns mit einem anderen kollabierten Stern beobachten“, sagte Alessandra Buonanno, Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam.
Hunderte Millionen Lichtjahre entfernt
Die Max-Planck-Forscher in Potsdam und Hannover sind an den Forschungskooperationen Ligo und Virgo beteiligt, die den von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationswellen auf der Spur sind. Ein erster direkter Nachweis wurde 2017 mit dem Nobelpreis für Physik an drei US-Forscher ausgezeichnet.
Gravitationswellen strecken und stauchen die Raumzeit ähnlich wie ein ins Wasser geworfener Stein die Wasseroberfläche. Sie sind per Laser noch Hunderte Millionen Lichtjahre entfernt zu messen.
Mögliche Kollision eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch
In den ersten beiden Beobachtungsläufen waren zehn Verschmelzungen von Schwarzen Löchern und eine Neutronensternkollision entdeckt worden. Für die am 1. April gestartete neue Messkampagne waren die Ligo-Instrumente in den USA und das europäische Observatorium Virgo in Italien deutlich verbessert worden.
Die Detektoren seien empfindlicher als je zuvor, erklärte AEI-Direktor Karsten Danzmann aus Hannover. Die Forscher hoffen nun auf neue Erkenntnisse zu Sternenexplosionen und zum Urknall.
Verschmelzung Schwarzer Löcher
Am 8., 12. und 21. April wurden drei Kandidaten von Verschmelzungen binärer Schwarzer Löcher identifiziert, hieß es am Donnerstag. Am 25. April folgte die Beobachtung einer möglichen Verschmelzung zweier Neutronensterne. Das Signal am 26. April könnte sich als eine nie zuvor beobachtete Kollision eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch herausstellen.
Vor drei Wochen hatten Astronomen erstmals eine Aufnahme eines Schwarzen Lochs präsentiert. Das Bild des „Event Horizon“-Teleskopnetzwerks (EHT) zeigt einen dunklen Fleck mit leuchtendem Ring.
Was ist ein Schwarzes Loch?
Schwarze Löcher sind eine der Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Albert Einstein vor rund einem Jahrhundert aufgestellt hat. In ihnen ist die Masse von einigen bis mehreren Milliarden Sonnen auf einen Punkt komprimiert.
Durch die immense Gravitation kann aus der direkten Umgebung nicht einmal Licht entkommen, daher der Name. Schwarze Löcher können beispielsweise entstehen, wenn ausgebrannte Riesensterne unter ihrem eigenen Gewicht zusammenstürzen.
Wie kann ein Bild von einem Schwarzen Loch aussehen?
Ein Schwarzes Loch selbst ist auch für die besten Teleskope unsichtbar. Zeichnungen auf Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie zeigen oft einen schwarzen Kreis mit einem strahlend hellen Ring.
Die Innenseite dieses Rings markiert den sogenannten Ereignishorizont, auf Englisch „event horizon“, der dem Projekt seinen Namen gab. Er ist der Ort im Umkreis eines Schwarzen Lochs, von dem aus noch Licht entkommen kann. Man fotografiert also nur den strahlend hellen Ring um das Schwarze Loch.
Wieso leuchtet der Ereignishorizont?
Viele Schwarze Löcher verleiben sich neue Materie ein. Diese Materie fällt aber nicht auf direktem Weg ins Schwarze Loch. Stattdessen sammelt sie sich auf einer immer schneller rotierenden Scheibe – ähnlich wie Wasser in einem Strudel aus der Badewanne fließt.
In dieser sogenannten Akkretionsscheibe wird die Materie durch gegenseitige Reibung Millionen Grad heiß und leuchtet dadurch hell auf, bevor sie im Schlund des Schwerkraftmonsters für immer verschwindet.
Warum ist das so schwer abzulichten?
Schwarze Löcher besitzen zwar unvorstellbar viel Masse, sind dabei aber sehr klein. Ein Schwarzes Loch mit der Masse unserer Erde wäre beispielsweise nur so groß wie eine Kirsche. Zudem sind die Schwarzen Löcher sehr weit weg: Zum Zentrum der Milchstraße sind es 26 000 Lichtjahre, M87 ist sogar 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.
Und diese beiden Kandidaten besitzen von der Erde aus gesehen noch die größten Ereignishorizonte. Dennoch lässt sich kein Teleskop bauen, das in dieser Entfernung noch Details des Ereignishorizonts erkennen kann.