„Die Natur der Linse bleibt ein großes Rätsel“: Neue Erklärung für „unmögliche“ Schwarze Löcher
Die im Jahr 2023 aufgezeichneten Gravitationswellen mit dem Namen GW231123 könnten durch einen kosmischen Lupeneffekt verfälscht worden sein. Wie das Wissenschaftsportal „Live Science“ berichtet, deutet eine aktuelle Untersuchung darauf hin, dass die vermeintlich unmögliche Größe der kollidierten Schwarzen Löcher eine optische Täuschung ist.
Einsteins Relativitätstheorie liefert mit dem Konzept der Gravitationslinse die physikalische Erklärung dafür. Massereiche Objekte krümmen demnach die Raumzeit und verzerren so Signale, die an ihnen vorbeilaufen.
Max-Planck-Institut berechnet reale Masse von Schwarzen Löchern
Durch diesen Effekt wurde das Signal der aufeinanderprallenden Singularitäten künstlich verstärkt. Ein Team vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik berechnete laut „Live Science“, dass die tatsächliche Gesamtmasse bei etwa 140 statt der gemessenen 230 Sonnenmassen liegen könnte. Damit fällt das Ereignis nicht mehr in eine theoretisch verbotene Massenlücke.
Die Erstautorin Srashti Goyal erklärte: „Wenn wir annehmen, dass GW231123 von einem kompakten Objekt mit etwa 190 bis 850 Sonnenmassen – oder von einer ausgedehnten Struktur wie einem Kugelsternhaufen – abgelenkt und verzerrt wurde, können wir die beobachteten hohen Massen verstehen.“ Zudem erübrigt diese Sichtweise die Annahme extrem schneller Rotationen der Objekte.
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Ein neues kosmisches Rätsel tut sich auf
Die Theorie löst zwar das Größenproblem, wirft aber eine neue Frage auf: Für die beobachteten Beugungseffekte wäre neben einer Galaxie als Makrolinse ein zusätzliches, extrem kompaktes Objekt als Mikrolinse nötig. Dessen Natur ist bislang unklar. Astrophysiker Miguel Zumalacárregui sagt gegenüber „Live Science“: „Die Natur der Linse bleibt in unserer Analyse ein großes Rätsel, da einzelne kompakte Linsen mit 100 bis 1000 Sonnenmassen äußerst selten sein sollten.“ Künftige Beobachtungen sollen klären, um welches Objekt es sich handelt.
Gravitationslinsen machen unsichtbare Objekte sichtbar
Gravitationslinsen sind für die Astronomie nicht nur eine mögliche Erklärung für ungewöhnlich starke Gravitationswellensignale. Massive Objekte wie Galaxien, Galaxienhaufen oder auch einzelne Schwarze Löcher können die Raumzeit so stark krümmen, dass Signale auf ihrem Weg zur Erde abgelenkt und verstärkt werden, berichtet die „LIGO Scientific Collaboration“.
Dadurch können Astronomen unter Umständen Objekte und Strukturen untersuchen, die selbst kaum oder gar kein Licht aussenden. Bei Gravitationswellen kann eine solche Linse beispielsweise dazu führen, dass eine Quelle näher und massereicher erscheint, als sie tatsächlich ist.