Galaktisches Brummen: Verschmelzung von gigantischen schwarzen Löchern?

Forscher haben mutmaßlich erstmals einem galaktischen Brummen gelauscht, das bei der Verschmelzung gigantischer schwarzer Löcher entsteht. Es wäre eine Sensation.

Wissenschaftler des Nanograv-Pulsar-Messnetzwerks haben offenbar ein Hintergrundrauschen von extrem langwelligen Gravitationswellen aufgespürt. Gravitationswellen sind gewissermaßen eine Erschütterung im Raum-Zeit-Gefüge, die durch eine beschleunigte Masse ausgelöst werden.

Im beschriebenen Fall deutet die Art der aufgespürten Gravitationswellen auf Ereignisse hin, an denen eine schier unvorstellbare Masse beteiligt ist: das Zusammentreffen von den größten Schwarzen Löchern, die man in der Galaxie kennt. Sie können eine Masse von mehreren Milliarden Sonnen haben. Forscher vermuten, dass sich im Zentrum jeder Galaxie wenigstens ein Schwarzes Loch dieser Größenordnung befindet.

Noch zählt die Entdeckung der Forscher aber nicht als tatsächlicher Nachweis. Dafür müssen noch weitere Daten aus zusätzlichen Quellen über längere Zeiträume ausgewertet werden, um jeden Zufall auszuschließen. Dennoch gilt die Entdeckung schon jetzt als bedeutend.

Nachweis ist extrem schwierig

Ein Grund dafür ist, dass der Nachweis solcher extrem langwelligen Gravitationswellen äußerst schwierig ist. Als der direkte Nachweis für Gravitationswellen 2015 erstmals glückte – die Entdecker wurden dafür mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet –, handelte es sich um ein Ereignis, das 0,2 Sekunden dauerte und dessen Frequenz im hörbaren Bereich von 35 bis 250 Hz (Hz = Hertz – Schwingungen pro Sekunde) lag.

Dieses Ereignis ließ sich außerdem auch direkt im LIGO (Laser Interfermoter Gravitational-Wave Observatory) nachweisen, da sich der Raum durch die Gravitationswellen kurzzeitig in eine Richtung streckte.

Das damals den Gravitationswellen zugrunde liegende Ereignis war wohl das Verschmelzen zweier kleiner Schwarzer Löcher – beide sollen nur etwa die 30-fache Masse unserer Sonne gehabt haben. Begegnen sich hingegen zwei gigantische Schwarze Löcher mit milliardenfacher Masse unserer Sonne, entstehen Gravitationswellen mit einer Frequenz im Nanohertz-Bereich. Das heißt, das Vorbeilaufen einer solchen Gravitationswelle dauert mehrere Jahre.

Forscher rechnen sogar damit, dass es auch Gravitationswellen im Attoherz-Bereich gibt, die noch vom Urknall stammen. Hier benötigen Wellen für einen Durchlauf Zeiträume von Milliarden Jahre.

Auch ein Brummen des Urknalls sollte noch existieren

Doch schon der Nachweisversuch der Gravitationswellen im Nanoherz-Bereich gelang den Wissenschaftlern nur indirekt: Statt mit Einrichtungen wie LIGO die Raumveränderung direkt zu messen, werteten die Wissenschaftler des Nanograv-Pulsar-Messnetzwerks über 15 Jahre Messdaten von insgesamt 25 Pulsaren aus.

Pulsare sind schnell rotierende Reste massereicher Sterne, die in äußerst exaktem Rhythmus Radiostrahlung absondern. Wenn Gravitationswellen durch das Radiosignal der Pulsare laufen, verändern sie dessen Laufzeit minimal. Beobachtet man die Messdaten der Pulsarsignale über Jahre hinweg und vergleicht diese untereinander, lässt sich darin die Signatur extrem langwelliger Gravitationswellen nachweisen, weil das exakte Signal auf ganz spezifische Weise verzerrt wird.

Jetzt setzen die beteiligten Wissenschaftler darauf, dass sich Forschungseinrichtungen weltweit zusammenschließen, um mithilfe der gemeinsam zusammengetragenen Daten eine ausreichend hohe Sicherheit zu erlangen, dass tatsächlich von einer Entdeckung der langwelligen Gravitationswellen gesprochen werden darf.