Sternenkollaps erzeugt gleich zwei Schwarze Löcher

Wenn ein massereicher Stern seinen nuklearen Energievorrat verbraucht hat, explodiert er in einer gewaltigen Supernova: Seine äußeren Schichten werden ins All katapultiert, während sein Inneres zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Besitzt ein Stern jedoch die zehntausend- bis millionenfache Sonnenmasse dann entsteht nicht ein, sondern es bilden sich gleich zwei Schwarze Löcher. Das zeigen aufwendige Computersimulationen, die ein internationales Forscherteam im Fachblatt „Physical Review Letters“ präsentiert.

Vier Bilder: links oben Stern mit zentraler Massenkonzentration, rechts oben zwei schwarze Punkte mit spiralförmiger Materieverdichtung, links unten verschmelzen die schwarzen Punkte, rechts unten nur noch ein schwarzer Punkt mit umgebender Materiescheibe.
Computersimulation eines kollabierenden Sterns

„Wir haben den Kollaps schnell rotierender supermassereicher 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. Schwerere 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 aufweisen.

Solche supermassereichen Sterne könnten eine wichtige Rolle bei der Entstehung der supermassereichen Schwarzen Löcher gespielt haben, die schon wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall im Zentrum jeder größeren Galaxie zu finden waren. Bislang gingen Astronomen davon aus, dass beim Kollaps eines massereichen Sterns 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 Doppellöcher nachweisen und damit das Szenario überprüfen, so Reisswig und seine Kollegen.