Video: Ein Schwarzes Loch und ein Neutronenstern (orange) umkreisen einander immer enger und erzeugen dabei Gravitationswellen. © I. Markin (Universität Potsdam), T. Dietrich (Universität Potsdam und Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik)
Einem Exemplar der mysteriösen unteren Massenlücke auf der Spur: Astronomen haben Gravitationswellen detektiert, deren Merkmale auf die Verschmelzung eines Neutronensterns mit einem besonders leichten Schwarzen Loch schließen lassen. Es weist demnach nur das 2,6- bis 4,7-fache der Sonnenmasse auf. Die Entdeckung mittels Gravitationswellenforschung wirft damit neues Licht auf die Massenverteilung dieser kompaktesten Objekte im Kosmos, sagen die Wissenschaftler.
Es war ein Paukenschlag in der Geschichte der Astronomie: Vor etwa acht Jahren konnten erstmals Gravitationswellen nachgewiesen werden, deren Existenz bis dahin reine Theorie war. Es handelt sich dabei um Schwingungen der Raumzeit, die durch die extremen Massenbeschleunigungen ausgelöst werden, die im Rahmen der Kollision von Himmelskörper wie Schwarzen Löchern und Neutronensternen auftreten. Seither haben Detektoren viele weitere kosmische Beben erfasst. Ein interessanter Aspekt ist dabei: Die Merkmale der Gravitationswellen lassen auch Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Kollisionspartner zu. So zeichneten sich bereits Kollisionen zweier Neutronensterne ab sowie ungleich massereicher Schwarzer Löcher.
Rückschlüsse auf die Kollisionspartner
Es gab auch schon Hinweise auf die Kollision eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern. Das Besondere ist dabei: Es wurde vermutet, dass es eine Massenlücke gibt, die die schwersten Neutronensterne von den leichtesten Schwarzen Löchern trennt. Man geht dabei davon aus, dass Neutronensterne leichter sind als das Dreifache der Masse unserer Sonne. Bei welchem Übergewicht sie aber zu einem Schwarzen Loch kollabieren, ist unbekannt. „Angesichts von Beobachtungen im elektromagnetischen Spektrum und unseres derzeitigen Verständnisses der Sternentwicklung nahm man an, dass es nur sehr wenige Schwarze Löcher oder Neutronensterne im Bereich von drei bis fünf Sonnenmassen gibt. Die Masse eines der jetzt entdeckten Objekte fällt jedoch genau in diesen Bereich“, sagt Co-Autorin Alessandra Buonanno vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam.
