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Wenn Schwarze Löcher verschmelzen: Was die Forschung weiß – und was nicht

Dank zahlreicher Entdeckungen und verbesserter Technik weiß die Forschung mittlerweile recht gut, was passiert, wenn Schwarze Löcher miteinander verschmelzen. Einige entscheidende Details liegen aber weiter im Dunklen.

2 Min.
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Zwei Schwarze Löcher verschmelzen. (Illustration: Dabarti CGI/Shutterstock)

Im Jahr 2015 gelang erstmals der Nachweis von Gravitationswellen und damit der Beweis der entsprechenden Theorie von Albert Einstein. Die damals registrierten winzigen Verzerrungen der kosmischen Raumzeit waren ausgelöst worden als zwei riesige Schwarze Löcher miteinander verschmolzen.

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Schwarzes Loch in der Milchstraße

Mittlerweile werden Gravitationswellen, die unter anderem von der Verschmelzung Schwarzer Löcher stammen können, etwa alle drei Tage gemessen. So dürfte auch Sagittarius A*, das Schwarze Loch in der Milchstraße, einst mit einem anderen Schwarzen Loch kollidiert – und dadurch entsprechend gewachsen sein.

Aber was passiert, wenn Schwarze Löcher miteinander verschmelzen? Forscher:innen zufolge kommen sich die zwei Himmelsobjekte über einen langen Zeitraum immer näher. Eines der beiden kann etwa durch das Gravitationsfeld des anderen eingefangen werden.

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Verschmelzung dauert nur Sekunden

Während sie sich umkreisen, werden Gravitationswellen freigesetzt, ähnlich wie die Wellen, die in einem Gewässer entstehen, wenn man zwei Steine hineinwirft. Diese Wellen entziehen dem Doppelsystem viel Energie. Die eigentliche Verschmelzung dauert dann nur wenige Sekunden.

Die Gravitationswellen sind allerdings erst dann wirksam, wenn sich die Schwarzen Löcher schon sehr nahe sind, etwa in einem Abstand von einem Parsec (rund 3,26 Lichtjahre). Wie sie sich davor näher kommen, ist den Astronom:innen ein Rätsel, das als „letztes Parsec-Problem“ bezeichnet wird.

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Verformung vor Verschmelzung

Sind sich die Schwarzen Löcher dann aber nahe genug gekommen, beginnen sie sich gegenseitig zu verformen, wie space.com schreibt. Anschließend dehnen sich ihre Ereignishorizonte aus und bewegen sich aufeinander zu.

Nur wenige Millisekunden vor dem Verschmelzen senden beide Schwarzen Löcher jeweils einen winzigen Tunnel des Ereignishorizonts aus, die sich miteinander verbinden und sehr schnell größer werden. Der Verschmelzungsprozess wird dann mit dem Vorgang der Vereinigung zweier Seifenblasen beschrieben.

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Kollision kostet viel Energie

Ähnlich wie beim „letzten Parsec-Problem“ ist der Forschung auch vollkommen unklar, was im Inneren des neugeformten Schwarzen Lochs passiert. Klar scheint derweil, dass beide Schwarze Löcher die Verschmelzung mit dem Verlust einer riesigen Menge an Masse bezahlen.

Dem schon erwähnten ersten Nachweis von Gravitationswellen ging ein Kollision zweier Schwarzer Löcher mit einer Masse von 29 beziehungsweise 36 Sonnenmassen voraus. Entstanden ist aber ein Schwarzes Loch mit nur 62 Sonnenmassen.

James-Webb-Teleskop: Die schönsten Bilder und ihre Bedeutung Quelle: NASA, ESA, CSA, STScI

In einem Zeitraum von weniger als einer Sekunde muss daher eine Menge Energie über Gravitationswellen ausgestoßen worden sein, die drei Sonnenmassen entspricht. Mittlerweile ist bekannt, dass bei jeder Verschmelzung von Schwarzen Löchern rund fünf Prozent davon in Gravitationswellen umgewandelt werden – innerhalb weniger Sekunden.

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Wie gespenstisch es klingt, wenn ein Schwarzes Loch einen Stern verschlingt, kannst du dir hier anhören.

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