Astronomen gaben am 5. April bekannt, dass sie möglicherweise eine Kollision zwischen a entdeckt haben Neutronenstern und ein leichtes, mysteriöses Objekt – ein Objekt, das größer als der größte bekannte Neutronenstern, aber kleiner als der kleinste bekannte ist schwarzes Loch. Der Fund wirft Licht auf Objekte, die in diesem düsteren Reich existieren, das lange als leer galt, in jüngster Zeit jedoch etwas anderes offenbart hat.
Genauer gesagt deutet ein Signal, das in einer Tasche des Universums etwa 650 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt entdeckt wurde, auf eine seltene Verschmelzung zwischen einem Neutronenstern und einem von Astronomen vermuteten überraschend leichten Schwarzen Loch hin. Das Paar wäre vor etwa 650 Millionen Jahren umeinander herumgetanzt und verschmolzen und dabei Wellen im Gefüge von Raum und Zeit erzeugt, die als Gravitationswellen bekannt sind. Diese Wellen wurden am 29. Mai 2023 von einem Netzwerk von Antennen in Japan, Italien und den USA im Rahmen der LIGO-Virgo-KAGRA (LVK)-Kollaboration erfasst und markiert.
„Das sind seltene Ereignisse“, sagte Evan Goetz, ein LIGO-Forscher an der University of British Columbia (UBC) in Kanada, gegenüber Space.com. „Es ist sehr aufregend für die Community, als erste ihrer Art zu studieren.“
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Der Kandidat für ein Schwarzes Loch, das etwa 2,5 bis 4,5 Mal schwerer als unsere Sonne ist, ist schwerer als die etablierte Grenze von 2,5 Sonnen für einen Neutronenstern – aber leichter als das leichteste bekannte Schwarze Loch, das etwa fünf Sonnenmassen wiegt. Dadurch wird das neu entdeckte Objekt innerhalb der „Massenlücke“ platziert, einer mysteriösen Region, die die schwersten Neutronensterne von den leichtesten Schwarzen Löchern trennt.
Diese Entdeckung „deutet darauf hin, dass diese ‚Massenlücke‘ weniger leer ist, als Astronomen bisher angenommen haben“, sagte Michael Zevin, Astrophysiker am Adler Planetarium, in einem Stellungnahme.
Kleine und große Schwarze Löcher entstehen durch den gewaltsamen Tod von immens massereichen Sternen. Einige Modelle der Sternentstehung sagen jedoch voraus, dass Schwarze Löcher mit Massen innerhalb des „Massenlückenbereichs“ nicht direkt aus solchen Sternentötungen entstehen können.
„Es scheint, dass es mit diesen Beobachtungen jetzt möglich sein könnte“, sagte Goetz. Vielleicht, sagt er, müssen Astronomen die Modelle optimieren – oder vielleicht „haben wir tatsächlich eine kompliziertere Entwicklung eines schweren Neutronensterns, der sich zu einem Schwarzen Loch entwickelt hat.“
„Es ist schwer, das allein anhand dieses einen Beispiels zu sagen“, sagte er.
In Anfang 2020Astronomen kündigten die erste schlüssige Entdeckung von Gravitationswellen an, die durch eine Kollision erzeugt wurden, an der ein Sternrest direkt im Massenlückenbereich beteiligt war. Allerdings konnte das Entdeckungsteam das Objekt damals nicht überzeugend klassifizieren und kam zu dem Schluss, dass es sich entweder um den größten bekannten Neutronenstern oder um das kleinste bekannte Schwarze Loch handeln könnte.
Was die neueste Entdeckung betrifft, sagen Astronomen, dass sie nicht genau bestimmen können, wo am Himmel die Mammutobjekte verschmolzen, da nur ein LVK-Detektor Daten aufzeichnete, als das Signal erkannt wurde. Dennoch weckt der Fund die Hoffnung, dass es möglicherweise noch viele weitere solcher Massenlückenobjekte gibt, die darauf warten, entdeckt zu werden.
„Es gibt noch viel mehr Potenzial, das wir finden könnten, und noch viel mehr, auf das wir uns freuen können“, sagte Heather Fong, LIGO-Forscherin bei UBC, gegenüber Space.com.
Nach einer kurzen Wartungspause haben die LVK-Detektoren am 10. April die Messung von Wellen in der Raumzeit wieder aufgenommen. Das LIGO-Team rechnet damit, bis Februar 2025 über 200 Gravitationswellensignale zu beobachten, darunter Hinweise auf einige Objekte innerhalb des schwer fassbaren Massenlückenbereichs.
Der Entdeckung wurde am Freitag (5. April) auf dem Treffen der American Physical Society vorgestellt und wartet auf die Begutachtung durch Fachkollegen.
Update des Herausgebers 4/11: Dies ist die erste bestätigte Fusion zwischen einem Massenlückenobjekt und einem Neutronenstern; In der Vergangenheit wurden bereits Verschmelzungen zwischen Schwarzen Löchern und Neutronensternen entdeckt. Dieser Artikel wurde aktualisiert, um dies widerzuspiegeln.