Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, ein bislang einzigartiges Phänomen im Weltraum zu beobachten: Weit entfernt von der Milchstraße sind zwei massive schwarze Löcher miteinander verschmolzen. Die Wissenschaftler detektierten dieses Ereignis durch das sogenannte Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (Ligo), eine wissenschaftliche Einrichtung, die Gravitationswellen misst.

Die zwei massiven schwarzen Löcher, beide 100- sowie 140-mal so groß wie die Sonne, waren schon vor einiger Zeit umeinander gekreist. Sie kollidierten schließlich miteinander und wurden zu einem riesigen schwarzen Loch, das die 225-fache Masse der Sonne hat. Es ist etwa 10 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Das Ganze soll sich im November 2023 ereignet haben und ist die größte Verschmelzung von zwei schwarzen Löchern, die Forscherinnen und Forscher jemals mithilfe von Gravitationswellendetektoren gemessen haben.

Heftigstes Ereignis im Weltall jemals gemessen: Zwei massive schwarze Löcher verschmolzen

Solche Verschmelzungen „sind die heftigsten Ereignisse, die wir im Universum beobachten können, aber wenn die Signale die Erde erreichen, sind sie die schwächsten Phänomene, die wir messen können“, erklärt Mark Hannam, Leiter des Gravity Exploration Institute an der Universität Cardiff gegenüber dem „Guardian“. Der Professor forscht zu schwarzen Löchern und Gravitationswellen. Letztere entstehen durch den Zusammenstoß von schwarzen Löchern und können nur durch extrem sensible Forschungsinstrumente gemessen werden. Denn, so Hannam: „Wenn diese Wellen auf der Erde ankommen, sind sie winzig.“

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Diese sensationelle Entdeckung stellt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor eine neue Aufgabe: Sie müssen die Theorien über die Entstehung von diesen massiven schwarzen Löchern überarbeiten. Denn bislang war die internationale Forschung davon ausgegangen, dass diese unmöglich sind. „Das sind die höchsten Massen von schwarzen Löchern, die wir mit Gravitationswellen sicher gemessen haben“, sagt Hannam, Mitglied des Forschungsvorhabens Ligo. „Und sie sind seltsam, weil sie genau in dem Massenbereich liegen, in dem wir nicht erwarten, dass sich schwarze Löcher bilden.“

Massive Verschmelzung von schwarzen Löchern schon 2023 entdeckt

Den Beweis für diese Sensation kam schon am 23. November 2023 um 15 Uhr deutscher Zeit, wurde aber erst Mitte Juli 2025 der Öffentlichkeit präsentiert. Zwei US-amerikanische Detektoren des Ligo hatten in Washington und in Louisiana (USA) wegen der Gravitationswellen ausgeschlagen. Die beiden schwarzen Löcher sollen nicht nur sehr schwer gewesen sein, sondern rotierten auch sehr schnell. Das erschwere die Analyse der Wellen, heißt es von dem Forschungsteam.

Die Physiker vom Ligo vermuten, dass die verschmolzenen schwarzen Löcher selbst durch frühere Kollisionen entstanden sind. Das würde erklären, wie sie so massiv wurden und warum sie sich so schnell drehten. Sich verschmelzende schwarze Löcher neigen nämlich dazu, dem entstehenden Objekt einen zusätzlichen Dreh zu verleihen.

Wie schwarze Löcher entstehen – und Gravitationswellen verursachen

Schwarze Löcher sind im Weltall wie ein riesiger unsichtbarer Staubsauger. Dieser hat so viel Masse, dass er alles in seiner Nähe anzieht, auch Licht. Stoßen zwei schwarze Löcher zusammen, erzeugen sie unsichtbare Wellen – die Gravitationswellen. Sie waren erstmals 2015 durch das Ligo nachgewiesen worden. So konnte die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein rund 100 Jahre später erstmals direkt bestätigt werden. Bis heute wurden etwa 300 Verschmelzungen von schwarzen Löchern durch Gravitationswellen beobachtet.

Die neue Entdeckung beschäftigt Forscherinnen und Forscher weltweit. „Die Analyse dieses außergewöhnlichen Ereignisses ist eine Herausforderung. Wir müssen unsere Modelle verfeinern und zusätzliche physikalische Effekte einbeziehen, um ein tieferes Verständnis des Signals und seiner Entstehung zu erlangen“, sagt Alessandra Buonanno, Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in Potsdam. Auch das AEI ist Teil der Forschungskollaboration Ligo.

Masse von 225 Sonnen: Neue Entdeckung überrascht Physiker weltweit

Laut dem Potsdamer Team des AEI ist es sehr schwer, die Gravitationswellen dieses Ereignisses zu messen, weil die Quelle sehr komplex war. Für Forschungsteams weltweit ist das neue Signal mit der Bezeichnung GW231123 eine Überraschung. Die bisher massereichste bestätigte Verschmelzung zweier schwarzer Löcher hatte eine Gesamtmasse von „nur“ 140 Sonnen.

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„Dieses Ereignis erweitert die Grenzen der Gravitationswellen-Astronomie und davon, was wir mit unseren Instrumenten erreichen können. Deshalb wird es immer wichtiger, unsere Detektoren noch empfindlicher zu machen“, sagt Karsten Danzmann, Direktor am AEI in Hannover.

Künftig mehr Kollisionen von schwarzen Löchern sichtbar – und „einige Überraschungen“

Die Forschung zu sensibleren Detektoren dauert noch an. Mark Hannam sagt: „Die Detektoren, die wir für die nächsten 10 bis 15 Jahre geplant haben, werden in der Lage sein, alle Verschmelzungen von schwarzen Löchern im Universum zu sehen, und vielleicht auch einige Überraschungen, die wir nicht erwartet haben.“

Neben den Gravitationswellen-Detektoren in den USA gibt es weitere in Italien (genannt Virgo) sowie KARGA in Japan. Tausende Forscherinnen und Forscher aus der ganzen Welt arbeiten seit Jahren an der Erforschung von Gravitationswellen zusammen. Auch das neue Signal GW231123 ist durch diese Kollaboration gemessen und erforscht worden.

Kollision von massiven schwarzen Löchern: Weitere Ergebnisse im Sommer

Im insgesamt vierten Beobachtungslauf war die Verschmelzung der massiven schwarzen Löcher entdeckt worden. Der Durchlauf geht noch bis zum 18. November 2025. Weitere Ergebnisse zur ersten Hälfte des Laufs sollen in diesem Sommer präsentiert werden. Noch bis Freitag dauert die GR24/Amaldi-Konferenz in Glasgow an, eine der weltweit bedeutendsten Tagungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie und Gravitationswellenphysik. Tausende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt tauschen sich dort aus – auch zum Phänomen GW231123.