Manche Sterne verschwinden nach ihrer Explosion vollständig
Wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens als Supernova explodieren, entstehen Neutronensterne oder Schwarze Löcher. Doch nicht immer: In einem bestimmten Massenbereich zerstört ein spezieller Effekt, die Paar-Instabilität, den Stern vollständig. Die Beobachtung von Gravitationswellen bestätigt jetzt diese theoretische Vorhersage. In Doppelsystemen aus zwei Schwarzen Löchern zeigt sich eine Massenlücke im Bereich von 44 bis 116 Sonnenmassen.
Die großen Detektoranlagen LIGO in den USA, Virgo in Italien und KAGRA in Japan registrieren Gravitationswellen, also Schwingungen der Raumzeit, die bei der Kollision Schwarzer Löcher entstehen. Aus dem genauen Verlauf eines Gravitationswellen-Signals können Forscher die Massen der beiden Schwarzen Löcher bestimmen. Hui Tong von der Monash University in Australien und seine Kollegen stießen in den 2023 und 2024 gesammelten Daten der drei Detektoranlagen jetzt auf die Massenlücke, die gut mit der theoretischen Vorhersage übereinstimmt.
Bei der Paar-Instabilität erzeugen hochenergetische Photonen Paare aus Elektronen und Positronen und führen so zum sofortigen Zusammenbruch eines Sterns. Allerdings betrifft die Lücke nur den jeweils kleineren Partner in den Doppelsystemen. Die massereicheren Schwarzen Löcher in den Systemen müssen demnach auf andere Weise entstanden sein, so die Forscher, etwa durch eine vorherige Kollision und Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher.
Bildquelle: Carl Knox, OzGrav – Swinburne University of Technology
