Studie: Schwarze Loch-Verschmelzung könnte Illusion durch Raumzeit-Verzerrung sein

Eine neue Untersuchung deutet darauf hin, dass ein als 'unmöglich' geltendes Verschmelzungsereignis zweier supermassereicher schwarzer Löcher möglicherweise doch nicht so sehr gegen physikalische Gesetze verstößt, wie zunächst angenommen. Die Forschung legt nahe, dass die tatsächliche Masse der beteiligten schwarzen Löcher geringer war als ursprünglich gemessen.

Im November 2023 detektierte das Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) schwache Kräuselungen in der Raumzeit, die von einer Verschmelzung schwarzer Löcher herrührten. Das Signal mit der Bezeichnung GW231123 versetzte die wissenschaftliche Gemeinschaft in Erstaunen, da die ursprüngliche Interpretation auf eine Kollision eines 140 Sonnenmassen schweren schwarzen Lochs mit einem 100 Sonnenmassen schweren Objekt hindeutete.

Diese Ergebnisse stellten eine erhebliche Herausforderung dar, da bestehende Modelle der Sternentwicklung Schwierigkeiten haben, die Entstehung solch massereicher schwarzer Löcher zu erklären, insbesondere angesichts ihrer scheinbar hohen Rotationsgeschwindigkeiten. Wissenschaftler suchten nach Bildungsmechanismen für solch ungewöhnliche binäre Systeme schwarzer Löcher. Das neue Forschungsteam schlägt vor, dass die wahrgenommene hohe Masse möglicherweise eine Illusion ist.

Der Haupteffekt hinter dieser vermeintlichen Illusion ist der Gravitationslinseneffekt. Dieser von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie aus dem Jahr 1915 vorhergesagte Effekt tritt auf, wenn massive Objekte die Raumzeit verzerren und den Weg von Licht von Hintergrundquellen ablenken. Das Forschungsteam argumentiert, dass Gravitationswellen, ähnlich wie Licht, ebenfalls durch massive Objekte abgelenkt und verstärkt werden können. Sie schlagen vor, dass das GW231123-Signal eine durch eine Gravitationslinse verstärkte und möglicherweise aufgespaltene Kräuselung der Raumzeit war, wodurch die schwarzen Löcher massereicher erschienen, als sie tatsächlich sind.

Durch die Konstruktion eines mathematischen Modells für Gravitationslinseneffekte und dessen Anwendung auf das GW231123-Signal stellte das Forschungsteam fest, dass die Gesamtmasse des verschmelzenden Systems 140 Sonnenmassen betrug und nicht die ursprünglich geschätzten 240 Sonnenmassen. Obwohl das spezifische Objekt, das als Linse fungierte, noch nicht identifiziert wurde, zeigt die Studie, dass die Gravitationswellenastronomie zur Untersuchung extremer kosmischer Phänomene genutzt werden kann.