Woher schwarze Löcher kommen

Ein Stern lebt im Gleichgewicht: Die Energie aus den Reaktionen in seinem Kern drückt nach außen, seine eigene Gravitation zieht nach innen. Solange Brennstoff vorhanden ist, hält das Gleichgewicht. Wenn die Reaktionen aufhören, verschwindet der Druck nach außen.

Was am Ende übrig bleibt, hängt von der Masse ab. Bei leichteren Sternen ist es eine dichte, abkühlende Kugel. Bei schwereren entsteht ein Objekt aus Materie von unvorstellbarer Dichte. Nur bei den massereichsten kommt der Kollaps durch nichts zum Stillstand.

Die Grenze zwischen dem zweiten und dem dritten Ergebnis ist schmal und nur ungefähr bekannt. Deshalb sind Objekte in ihrer Nähe so interessant: An ihnen lässt sich genauer bestimmen, wo Materie aufhört, ihrer eigenen Gravitation zu widerstehen.

Die abgestoßene Hülle erscheint dabei als heller Ausbruch, der so hell wie eine ganze Galaxie ist. An solchen Ausbrüchen erkennt man meist, dass irgendwo ein Kollaps stattgefunden hat - das zurückbleibende Objekt selbst strahlt nichts aus.

Der Unterschied ist gewaltig und lässt sich nur schwer durch einfaches Anwachsen erklären. Materie kann nur begrenzt aufgenommen werden: Die Strahlung des einfallenden Gases stößt das nachströmende Gas ab, und die Wachstumsrate stößt an eine Obergrenze.

Beobachtungen des frühen Universums haben das Problem noch verschärft. Dort findet man riesige Objekte, die bereits in den ersten Hunderten Millionen Jahren existierten. Für ein allmähliches Wachstum von der Größe eines Sterns war eindeutig nicht genug Zeit.

Daraus sind mehrere Hypothesen über ihre Keime entstanden: der direkte Kollaps riesiger Gaswolken ohne eine Sternphase, die Verschmelzung vieler Objekte in dichten Haufen und ungewöhnlich massereiche erste Sterne. Keine davon gilt bisher als endgültig bestätigt.

Beobachtungen von Verschmelzungen helfen dabei. Von Detektoren registrierte Schwingungen der Raumzeit zeigten Objekte mittlerer Masse - genau solche Größen, die man früher kaum gefunden hatte.

Es gibt noch einen dritten Weg, der kürzlich bestätigt wurde: Verschmelzungen. Zwei schwarze Löcher, die umeinander kreisen, verschmelzen schließlich zu einem, und dieses Ereignis wird anhand von Schwingungen der Raumzeit registriert, nicht anhand von Licht.