Berlin - Forschende haben zwei Ereignisse beobachten können, die eine kleine Sensation sind. Die Gravitationswellen-Observatorien Ligo in den USA und Virgo in Italien konnten im Januar 2020 erstmals nachweisen, wie Schwarze Löcher Neutronensterne am Stück verschluckten. Neutronensterne sind kompakte, extrem dichte Überreste von Supernova-Explosionen. Sie sind etwa so groß wie eine Stadt. Ein Teelöffel Neutronensternmaterie wiegt rund eine Milliarde Tonnen.

An diesem Dienstag haben die Astronomen die Ergebnisse veröffentlicht. Forschende am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) in Potsdam und Hannover sowie an der Leibniz Universität Hannover haben zu den Entdeckungen und der Analyse beigetragen.

Die Gravitationswellen, winzige Erschütterungen der Raumzeit, die die Detektoren am 5. und 15. Januar 2020 gemessen hatten, kamen aus Entfernungen von mehr als 900 Millionen Lichtjahren. „Innerhalb von nur zehn Tagen im Januar 2020 haben unsere Detektoren zwei brandneue Signale aufgefangen. Sie stammen von Schwarzen Löchern mit neun und sechs Sonnenmassen, die mit zwei leichteren Objekten verschmolzen“, erklärt Alessandra Buonanno, Direktorin am AEI Potsdam und Professorin an der University of Maryland. 

Aufzeichnung von zwei Gravitationswellenereignissen

Das erste Ereignis wurde mit einem der beiden Ligo-Detektoren aufgezeichnet. „Obwohl wir ein starkes Signal in nur einem Detektor sehen, schließen wir daraus, dass es echt ist und nicht nur Detektorrauschen“, sagt Harald Pfeiffer, Gruppenleiter in der Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie am AEI Potsdam.

Das zweite Ereignis, das nur zehn Tage später entdeckt wurde, haben alle drei großen Detektoren gesehen: beide Ligo-Instrumente und der Detektor Virgo. Das Signal stammt von der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs von sechs Sonnenmassen mit einem Neutronenstern mit 1,5-facher Masse unserer Sonne. Die Verschmelzung fand rund eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt statt. 

Die Wissenschaftler konnten feststellen, dass die Schwarzen Löcher, die an diesen Verschmelzungen beteiligt waren, ihre Neutronensternpartner am Stück verschluckten, so dass gar kein Licht abgestrahlt wurde. 

Eine Verschmelzung könnte einmal pro Monat stattfinden

Allein anhand des Gravitationswellensignals lasse sich zwar nicht mit Sicherheit sagen, ob es sich bei den leichteren Objekten tatsächlich um Neutronensterne handelt, heißt es in dem Bericht der Forschenden. Laut Bhooshan Gadre, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie am AEI Potsdam, kommen die Wissenschaftler allerdings zu dem Schluss, dass ein Neutronenstern die wahrscheinlichste Erklärung ist. 

Da diese Ereignisse die ersten sicheren Beobachtungen der Gravitationswellen von Verschmelzungen Schwarzer Löcher mit Neutronensternen seien, könnten die Forschenden nun abschätzen, wie oft solche Ereignisse im Universum stattfinden könnten, heißt es in dem Bericht der Wissenschaftler. Sie erwarten, dass in Entfernungen von bis zu einer Milliarde Lichtjahren solch eine Verschmelzung einmal pro Monat stattfindet.