Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher
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Die größten Crashs im Universum

Schwarze Löcher sind extrem verdichtete Objekte, deren Anziehungskraft weder Licht noch andere elektromagnetische Strahlung entkommen lässt. Deshalb kann man sie mit den herkömmlichen, auf elektromagnetischer Strahlung beruhenden, astronomischen Methoden nicht direkt beobachten. Wenn aber beispielsweise zwei Schwarze Löcher in einem Doppelsternsystem umeinander kreisen, wird gemäß Einsteins Relativitätstheorie Energie in Form von Gravitationswellen freigesetzt. Diese winzigen "Kräuselungen" der Raumzeit sollen mit speziellen Detektoren, wie etwa dem Gravitationswellendetektor GEO600 in Ruthe bei Hannover, aufgespürt werden.

1999 haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik die weltweit ersten vollständig räumlichen Rechnungen der Annäherung und des "nichtfrontalen" Zusammenstoßes zweier Schwarzer Löcher durchgeführt. Die Simulationen zeigen, wie Schwarze Löcher von weniger als zehn bis zu vielen hundert Millionen Sonnenmassen verschmelzen und Gravitationswellen erzeugen. Dabei konnten die Wissenschaftler feststellen, dass zwei Schwarze Löcher mit zehn bzw. 15 Sonnenmassen, die aus rund 50 Kilometern Abstand in weniger als 200 Mikrosekunden aufeinanderspiralen und verschmelzen, etwa ein Prozent ihrer Gesamtmasse als Gravitationswellen aussenden. Dieser gigantische Energiebetrag ist etwa tausendmal größer als die von der Sonne in fünf Milliarden Jahren freigesetzte Strahlung.

Solche Crashs im Universum sind allerdings vorwiegend in sehr großen Entfernungen zu erwarten. Deshalb sind die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Raumverzerrungen in Erdnähe dennoch sehr winzig. Sie entsprechen in etwa der Änderung einer ein Kilometer langen Strecke um weniger als ein Tausendstel des Durchmessers eines Protons. Dieser winzige Betrag soll mit dem Gravitationswellendetektor GEO600 gemessen werden. Die Berechnungen sind die Voraussetzung, um die kurzzeitigen und schwachen Signale aus den gemessenen Daten herausfiltern zu können. Außerdem werden die Simulationen eine Interpretation der gemessenen Wellenprofile überhaupt erst ermöglichen sowie astrophysikalische und kosmologische Fragen beantworten helfen.