Die Darstellung zeigt, wie im Universum zwei Objekte – ein großes und ein kleines – einander umkreisen und dabei Gravitationswellen aussenden.
Bild: N. Fischer/S. Ossokine/H. Pfeiffer, A. Buonanno/AEI/Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

BerlinDie Vorstellung hat etwas Unheimliches: Vor etwa 780 Millionen Jahren umkreisten sich tief im Universum zwei Objekte – ein großes und ein kleines. Dann verschmolzen sie. Dabei lösten sie ein Signal aus, das heute von Menschen mit hochfeinen Anlagen aufgefangen werden kann. Astronomen können es „lesen“ und genau erzählen, was passiert ist: Das eine Objekt, ein großes Schwarzes Loch, besaß etwa 23-mal so viel Masse wie unsere Sonne. Das zweite Objekt war etwa neunmal leichter – entweder ein sehr, sehr leichtes  Schwarzes Loch oder ein besonders massereicher, übergewichtiger Neutronenstern. All dies geschah irgendwo in Richtung des Sternbilds Bildhauer (Sculptor) am Südhimmel, wie das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in Potsdam jetzt berichtete.

Die Potsdamer Forscher haben das Signal mit ausgewertet, das von Gravitationswellendetektoren im August 2019 aufgefangen wurde – 780 Millionen Jahre nach dem Ereignis. Die Verschmelzung löste sogenannte Gravitationswellen aus. Das sind Stauchungen und Streckungen in der Raumzeit, die von beschleunigten Massen verursacht werden. Man kann sie sich etwa wie Wellen vorstellen, ausgelöst von einem ins Wasser fallenden Stein. Albert Einstein hatte sie einst vorhergesagt. Und sie werden heute in riesigen Anlagen namens LIGO oder Virgo mittels feinster Phasenverschiebungen von Laserstrahlen entdeckt. Diese stehen in den USA und Europa.

Als im Februar 2016 über die erste Messung von Gravitationswellen berichtet wurde, erzeugt von der Kollision zweier Schwarzer Löcher, war das eine Sensation. Ein Meilenstein der Astronomie. Einsteins Vorhersage war endlich bestätigt! 2017 gab es dafür den Nobelpreis. Seitdem wurden viele weitere Gravitationswellen entdeckt. Allein von April 2019 bis März 2020 habe man Hinweise auf 56 mögliche Gravitationswellen-Ereignisse aufgefangen, teilen die Wissenschaftler mit. Doch die jetzt ausgewertete Welle sei „eine unerwartete und wirklich aufregende Entdeckung“, sagt Abhirup Ghosh, Wissenschaftler am AEI in Potsdam. Und zwar wegen des kleineren Objekts, das nur die 2,6-fache Masse der Sonne habe.

„Wenn es sich tatsächlich um ein Schwarzes Loch handelt, ist es das leichteste bekannte, ist es hingegen ein Neutronenstern, so ist dies der massereichste, den wir je in einem Doppelsystem beobachtet haben“, sagt Ghosh. Dies würde unser Verständnis davon, wie sich Neutronenstern-Materie verhält und wie massereich diese Objekte sein können, infrage stellen. Neutronensterne sind Sterne im Endstadium. Sie sind extrem kompakt, besitzen nur einen Radius von etwa elf Kilometern, wie eine mittelgroße Stadt, wiegen aber doppelt so viel wie die Sonne. Eine weitere Besonderheit der Entdeckung: Man habe noch nie Gravitationswellen von einem System gemessen, in dem die Einzelmassen so unterschiedlich gewesen seien, so die Forscher. Das aufgefangene, etwa zehn Sekunden lange Signal trägt den Namen GW190814.  Auch diese „neue Art von Verschmelzungsereignis“ soll übrigens die Theorie Einsteins bestätigen.