Sternenkollaps erzeugt gleich zwei Schwarze Löcher

Computersimulationen deuten auf ein bislang unbekanntes Phänomen im jungen Kosmos - Verschmelzung des Doppel-Lochs erzeugt starke Gravitationswellen

Pasadena (USA) - Wenn ein großer Stern seinen nuklearen Energievorrat verbraucht hat, vergeht er in einer gewaltigen Supernova-Explosion: Seine äußeren Schichten werden dabei ins All katapultiert, während sein Inneres zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Wenn ein Stern jedoch extrem groß ist – bei der zehntausend- bis millionenfachen Masse unserer Sonne – dann entsteht nicht ein, sondern gleich zwei Schwarze Löcher. Das zeigen aufwändige Computersimulationen, die ein internationales Forscherteam im Fachblatt „Physical Review Letters“ präsentiert.

„Wir haben den Kollaps schnell rotierender supermassiver Sterne untersucht, wie es sie im jungen Kosmos gegeben haben könnte“, schreiben Christian Reisswig vom California Institute of Technology in Pasadena und seine Kollegen. Beim Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren sind ausschließlich die leichtesten Elemente Wasserstoff und Helium, sowie eine geringe Menge Lithium entstanden. Alle schwereren Elemente haben sich erst durch Kernfusion in Sternen gebildet. Die ersten Sterne im Kosmos hatten deshalb eine andere chemische Zusammensetzung als die heutigen Sterne – und deshalb konnten sie eine viel größere Masse haben.

Solche supermassiven Sterne könnten eine wichtige Rolle bei der Entstehung der supermassiven Schwarzen Löcher gespielt haben, die schon wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall im Zentrum jeder größeren Galaxie zu finden sind. Bislang waren die Astronomen davon ausgegangen, dass beim Kollaps eines Sternriesen ein einziges Schwarzes Loch entsteht. Die Simulationen von Reisswig und seinem Team zeigen jetzt jedoch, dass der Kollaps instabil ist. Schon kleine Störungen führen dazu, dass sich zwei Zentren herausbilden, in welche die Materie des Sterns stürzt.

So entstehen zwei Schwarze Löcher, die rasant umeinander kreisen, sich auf einer Spiralbahn annähern und schließlich zu einem einzigen Schwarzen Loch verschmelzen. Dieser unerwartete Vorgang liefert zugleich eine Möglichkeit, die Entstehung der ersten Schwarzen Löcher im Kosmos zu beobachten. Denn die kreisenden Schwarzen Löcher senden Gravitationswellen aus, die noch heute nachweisbar sein sollten. Künftige, im Weltall stationierte Detektoren könnten die Gravitationswellen der Schwarzen Doppel-Löcher nachweisen und damit das Szenario überprüfen, so Reisswig und seine Kollegen.

Bildquelle: C. Reisswig/Caltech

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!