Stellen Sie sich vor, Sie lauschen dem Herzschlag des Universums und entdecken einen Rhythmus, den es eigentlich nicht geben dürfte. Genau das passierte Forschern bei der Analyse von Gravitationswellen: Sie hörten den „Knall“ von Kollisionen zwischen intermediären Schwarzen Löchern – kosmischen Objekten, die aus einem Lehrbuch der theoretischen Physik zu stammen schienen. Diese Gravitationsmonster mit Massen zwischen 100- und 300-mal der Sonne stellen das fehlende Bindeglied zwischen stellaren und supermassiven Schwarzen Löchern dar. Ihre Entdeckung verändert unser Wissen über die Entstehung der ersten kosmischen Giganten.
Intermediäre Schwarze Löcher: Die Geister des Kosmos existieren wirklich
Intermediäre Schwarze Löcher sind seit Jahren die Geister der Kosmologie. Die Theorie sagte ihre Existenz voraus, doch niemand hatte sie je auf frischer Tat ertappt. Das Problem ist einfach: Sie sind zu massiv, um aus dem Kollaps eines einzelnen Sterns zu entstehen, aber zu klein, um die Monster zu sein, die Galaxien beherrschen. Es ist ein bisschen so, als würde man nach einem Fabelwesen suchen, das im evolutionären Niemandsland lebt.
Das Team führte durch Anjali Yelikar e Krystal Ruiz Rocha des Vanderbilt University Er tat, was unmöglich schien: hat diese schwer fassbaren verborgenen Riesen entdeckt Neuanalyse der Daten der dritten LIGO- und Virgo-Beobachtungskampagne. Das Ergebnis? Elf Gravitationsereignisse, die die Geschichte von Verschmelzungen zwischen intermediären Schwarzen Löchern erzählen – den schwersten, die je von der Gravitationsastronomie aufgezeichnet wurden.
Karan Jani, der das Projekt leitet, hat eine poetische, aber präzise Vision: „Schwarze Löcher sind die kosmischen Fossilien schlechthin. Die Massen, die wir in dieser Analyse entdeckt haben, waren in der Astronomie jahrzehntelang höchst spekulativ.“
Wenn das Universum anders klingt
Die von LIGO und Virgo erkannten Signale klingen nicht wie das klassische Gravitations-„Zwitschern“, das wir gewohnt sind zu hören. Wie ein Forscher erklärte„Das klingt nicht so sehr nach einem Zwitschern, wie wir es normalerweise wahrnehmen. Es ist eher wie ein ‚Knall‘, und es ist das stärkste Signal, das LIGO und Virgo je beobachtet haben.“
Der Grund ist physikalisch: Je massereicher die Schwarzen Löcher, desto niedriger die Frequenz des Gravitationssignals. Diese mittleren Schwarzen Löcher erzeugen Wellen, deren Frequenzen so niedrig sind, dass sie die Empfindlichkeit terrestrischer Instrumente beeinträchtigen. Doch gerade diese Eigenschaft macht sie so wertvoll: Sie ermöglichen uns einen Blick in ferne Epochen, als das Universum noch jung war und die ersten Sterne starben und die ersten Schwarzen Löcher entstanden.
Das fehlende Bindeglied in der kosmischen Geschichte
Die Entdeckung dieser intermediären Schwarzen Löcher löst ein Rätsel, das Astrophysiker seit Jahrzehnten beschäftigt. Wie ich in diesem Artikel betonteIm Universum scheint es eine zweigleisige Verteilung von Schwarzen Löchern zu geben: Entweder sind sie klein (bis zu 50 Sonnenmassen) oder sie sind gigantisch (Millionen von Sonnenmassen). Doch wie gelangen wir von einem zum anderen?
Die Antwort könnte in hierarchischen Verschmelzungen liegen. Diese intermediären Schwarzen Löcher können entstehen, wenn kleinere Schwarze Löcher wiederholt kollidieren und mit jeder Kollision an Masse zunehmen. Dieser Prozess erfordert dichte Umgebungen, wie etwa die Zentren von Sternhaufen oder die Gasscheiben, die supermassereiche Schwarze Löcher umgeben.
Intermediäre Schwarze Löcher: Ein Fenster in die ferne Vergangenheit
Was diese elf Ereignisse wirklich besonders macht, ist ihre Fähigkeit, uns alte Geschichten zu erzählen. Die Forschung, veröffentlicht am Astrophysical Journal Lettersöffnet ein Fenster in die ersten Milliarden Jahre des Universums, als die ersten massereichen Sterne ihr Leben in spektakulären Explosionen beendeten.
Jani Er ist überzeugt, dass wir in einem historischen Moment leben: „Diese Population Schwarzer Löcher bietet uns einen beispiellosen Einblick in die allerersten Sterne, die unser Universum erleuchtet haben.“
Zukünftige Beobachter, wie LISA, die wir bereits besprochen haben, könnte sogar noch ältere Signale erfassen und uns so ermöglichen, die Geburt der ersten intermediären Schwarzen Löcher mitzuerleben. Eine Reise durch die Gravitationszeit, die uns zu den Ursprüngen des Universums, wie wir es kennen, führen wird.
Das Universum scheint noch viele Geheimnisse zu bergen. Und wir fangen gerade erst an, seine ältesten Geschichten zu hören.
