Es war die erste große Überraschung der Gravitationswellen-Astronomie: Verschmelzende Paare Schwarzer Löcher sind im Universum womöglich weit häufiger als zuvor vermutet. Mindestens drei dieser Ereignisse hat das Gravitationswellenobservatorium LIGO bereits beobachtet. Die Rekonstruktion der Crashs zeigen: Die Schwarzen Löcher waren in zwei von drei Fällen schwerer, als astrophysikalische Modelle zur Sternentwicklung erwarten ließen. Seitdem diskutieren Fachleute hitzig, wie die massiven Giganten entstehen konnten. Nun will ein Team um Will M. Farr von der University of Birmingham erste Hinweise auf die wahrscheinliche Antwort der Frage gefunden haben. Wie die Arbeitsgruppe in "Nature" berichtet, passen die bisher beobachteten Verschmelzungen am besten zu der Hypothese, dass Schwarze Löcher in dichten Sternenclustern entstehen.

Bisher sei die Datenlage noch zu schwach, als dass die Hypothese nun als belegt gelten kann. Doch schon etwa zehn weitere Ereignisse dieser Art könnten für den Nachweis ausreichen, dass der Beitrag anderer Entstehungsmechanismen zu den Loch-Paaren gering ist, schreiben die Forscher. Bisher stehen drei mögliche Erklärungen für die überraschend hohe Zahl der Schwarzen Loch-Paare im Raum. Zuerst einmal könnten sie einfach aus Doppelsternsystemen entstehen, von denen es im Universum unzählige gibt. Bisher ging man aber davon aus, dass die Duos beim Kollaps eines Sterns auseinanderfliegen. Oder dass ihr Abstand zu groß ist, um letztlich zu einem großen Schwarzen Loch zu verschmelzen.

Paare oder primordial?

Eine andere Möglichkeit wäre, dass Schwarze Löcher unabhängig voneinander in einer engen Gruppe von Sternen entstehen und sich später gegenseitig einfangen – wie Farr und sein Team nun vermuten. Die dritte mögliche Variante ist, dass viele Schwarze Löcher primordial sind, also aus Dichteschwankungen kurz nach dem Urknall entstanden sind. Besonders dieses Entstehungsszenario könnte weit reichende Konsequenzen für das Weltbild der Kosmologie haben. Denn prinzipiell könnten Schwarze Ur-Löcher so viel Masse auf sich vereinen, dass sie einen beträchtlichen Teil der Dunklen Materie erklären würden.

Unterscheiden kann man zwischen den drei Varianten anhand der Rotation der beteiligten Löcher. Entstammen sie nämlich einem Doppelsternsystem, zeigen ihre Rotationsachsen wegen der gemeinsamen Entstehung bevorzugt in die gleiche Richtung. Außerdem drehen sie sich recht schnell. Entstanden sie unabhängig voneinander in einem Cluster von Sternen, sind ihre Rotationsachsen dagegen voneinander unabhängig, bei vermutlich oft recht schneller Rotation. Primordiale Schwarze Löcher würde man dagegen an ihrer vergleichsweise langsamen Rotation erkennen, vermuten Physiker. Denn das heiße Urknall-Plasma, aus dem die Objekte hervorgingen, versorgte sie mit vergleichsweise wenig Schwung.

Die nun in "Nature" veröffentlichten vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass alle bisher entdeckten Paare aus recht schnell rotierenden Löchern zusammengesetzt sind, deren Rotationsachsen jedoch in unterschiedliche Richtungen zeigen. Sollten sich die Ergebnisse in zukünftigen LIGO-Daten bestätigen, wären die primordialen Schwarzen Löcher ihren Dunkle-Materie-Kandidatenstatus wohl wieder los.