Die internationale LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration am Europäischen Gravitationsobservatorium veröffentlichte einen Artikel in den *Astrophysical Journal Letters*, in dem sie die Detektion zweier Gravitationswellenereignisse im Oktober und November 2024 beschreibt, die mit ungewöhnlichen Spin-Eigenschaften Schwarzer Löcher einhergingen. Diese Ergebnisse liefern neue Beobachtungshinweise zum Entstehungsmechanismus Schwarzer Löcher im Universum.

Das erste Ereignis, GW241011, ereignete sich am 11. Oktober 2024 in einer Entfernung von etwa 700 Millionen Lichtjahren von der Erde. Es entstand durch die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit der 17- bzw. 7-fachen Sonnenmasse. Das größere Schwarze Loch in diesem Ereignis wies die höchste jemals beobachtete Rotationsgeschwindigkeit auf. Das zweite Ereignis, GW241110, wurde am 10. November 2024 in einer Entfernung von etwa 2,4 Milliarden Lichtjahren registriert. Es entstand durch die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit der 16- bzw. 8-fachen Sonnenmasse. Die Haupt-Schwarzen Löcher in diesem Ereignis rotierten in entgegengesetzter Richtung ihrer Umlaufbahnen – dies war die erste Beobachtung dieser Art.

„Jede neue Entdeckung liefert wichtige Einblicke in das Universum und erinnert uns daran, dass jede beobachtete Verschmelzung nicht nur eine astrophysikalische Entdeckung, sondern auch ein wertvolles Labor für die Erforschung der fundamentalen Gesetze der Physik ist“, sagte Co-Autor Karl Johan Hastert, Assistenzprofessor für Astrophysik an der University of Nevada in Las Vegas. „Solche Doppelsterne wurden aufgrund früherer Beobachtungen vorhergesagt, aber dies ist der erste direkte Beweis für ihre Existenz.“

Stephen Fairhurst, Sprecher der LIGO Scientific Collaboration und Professor an der Cardiff University, betonte: „Da an beiden Ereignissen ein Schwarzes Loch beteiligt war, dessen Masse deutlich größer war als die seines Begleitsterns und das sich schnell drehte, liefern sie starke Beweise für die Theorie, dass Schwarze Löcher aus früheren Verschmelzungen entstanden sind.“ Wissenschaftler glauben, dass diese Schwarzen Löcher in dichten Umgebungen wie Sternhaufen durch einen Prozess von „geschichteten Verschmelzungen“ entstanden sein könnten.

Das Forschungsteam bestätigte wichtige Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie durch die Analyse höherer Harmonischer im Signal GW241011. Die Beobachtungsdaten dieses Ereignisses stimmen eng mit dem vom Mathematiker Roy Kerr beschriebenen Modell rotierender Schwarzer Löcher überein. Darüber hinaus schränken die Beobachtungen schnell rotierender Schwarzer Löcher auch Teilchentheorien jenseits des Standardmodells ein, wie beispielsweise das ultraleichte Boson.

Gianluca Gemme, Sprecher der Virgo-Kollaboration, betonte: „Diese Entdeckungen unterstreichen die Leistungsfähigkeit globaler Gravitationswellenobservatorien. Die ungewöhnlichen Spinstrukturen stellen nicht nur unser Verständnis der Entstehung Schwarzer Löcher infrage, sondern liefern auch Hinweise für die Untersuchung geschichteter Verschmelzungen in dichten kosmischen Umgebungen.“ Der vierte Beobachtungslauf des LIGO-Virgo-KAGRA-Netzwerks, der bis Februar 2025 läuft, steht kurz vor dem Abschluss und hat bisher etwa 300 Kandidaten für die Verschmelzung Schwarzer Löcher entdeckt.

Weitere Informationen: GW241011 und GW241110: Untersuchung der fundamentalen Physik der Entstehung von Doppelsternsystemen und ihrer asymmetrischen Verschmelzungen von Schwarzen Löchern mit hohem Spin, The Astrophysical Journal Letters (2025). Zeitschrifteninformationen: The Astrophysical Journal Letters