Massenlücke bei Schwarzen Löchern

Wenn sehr massereiche Sterne am Ende ihres Lebens als Supernova explodieren, entstehen Schwarze Löcher – mit einer Ausnahme: Sind die Sterne 44- bis 116-mal so schwer wie die Sonne, zerstört ein spezieller Effekt, die Paarinstabilität, den Stern vollständig. Dabei erzeugen hochenergetische Lichtteilchen Paare aus Elektronen und ihrem Gegenstück, den Positronen. Diese vernichten einander und führen so zum sofortigen Zusammenbruch eines Sterns.

Diese theoretische Vorhersage haben jetzt Gravitationswellen bestätigt, die 2023 und 2024 von den Detektoranlagen LIGO, Virgo und KAGRA aufgezeichnet wurden. Solche Schwingungen der Raumzeit entstehen bei der Kollision zweier Schwarzer Löcher und erlauben Rückschlüsse auf die Massen der verschmelzenden Objekte. Dabei fand ein Forschungsteam heraus, dass das kleinere Schwarze Loch in solchen Systemen fast immer leichter als 44 oder schwerer als 116 Sonnenmassen ist.

Die Masse des größeren Partners kann sehr wohl in diese Lücke fallen – solche Systeme drehen sich jedoch schneller. Daher vermuten die Forschenden, dass die Schwarzen Löcher in der Massenlücke selbst durch eine Kollision und Verschmelzung zweier leichterer Schwarzer Löcher entstanden sind.