Wissenschaftler haben vier weitere geisterhafte Signale von massiven Kollisionen im Weltraum identifiziert, darunter die bisher größten, so dass ihr Gesamtumfang an Gravitationswellendetektionen in nur wenigen Jahren auf 11 ansteigt. Und noch besser, dieser Reichtum an Beobachtungen ist groß genug, um es den Wissenschaftlern zu ermöglichen, breitere Entdeckungen über die Welt um uns herum und die schwarzen Löcher, die sie füllen, zu machen.

Ein Forscherteam, das dem Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in den USA und seiner europäischen Schwester Virgo angehört, stellte die vier neuen Detektionen am Samstag (1. Dezember) auf einem wissenschaftlichen Treffen vor.

“Es dauerte ein Jahrhundert, bis die Wissenschaft Einsteins Vorhersage der Existenz von Gravitationswellen bestätigte”, sagte Sheila Rowan, Physikerin an der University of Glasgow im Vereinigten Königreich, in einer Erklärung. “Aber das Tempo unserer Entdeckungen ist seitdem berauschend, und wir erwarten viele weitere spannende Entdeckungen.” [Jagd auf Gravitationswellen: Das LIGO Laser Interferometer Projekt auf Fotos]

Gravitationswellen werden oft als “Wellen in der Raumzeit” bezeichnet und werden von Paaren von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen erzeugt – zwei Formen von extrem massiven, dichten Überresten, die bei der Explosion eines Sterns entstehen. Paare dieser Objekte umkreisen sich gegenseitig, nähern sich einander immer mehr und lassen dabei Gravitationswellen nach außen kräuseln, bis sie schließlich kollidieren.

Dank der Detektoren LIGO und Virgo können die Wissenschaftler auf der Erde diese Signale nun erfassen, so dass sie die Kollisionen und beteiligten Objekte untersuchen können. Mit zunehmender Reife des Feldes der Gravitationswellenforschung haben neue Detektionen einen anderen Ton angenommen. Die erste Entdeckung, die im Februar 2016 angekündigt wurde, war für ihre bloße Existenz bemerkenswert, aber in den fast drei Jahren, die dazwischen liegen, haben binäre Schwarzlochfusionen begonnen, an die Routine anzuschließen.

Die neue Ankündigung ist die größte Gruppe von Erkennungen, die gleichzeitig ausgelöst werden, und sie beinhaltet ein Ereignis, das sowohl die schwerste als auch die bisher beobachtete Kollision ist. Und jetzt, da die Wissenschaftler insgesamt 10 binäre Schwarze-Loch-Fusionsfeststellungen unter ihren Gürteln haben (und eine binäre Neutronenstern-Fusion, die im vergangenen Herbst angekündigt wurde), können sie beginnen, einige Schlussfolgerungen über Schwarze Löcher im Allgemeinen zu ziehen.

“Gravitationswellen geben uns einen beispiellosen Einblick in die Population und die Eigenschaften von Schwarzen Löchern”, sagte Chris Pankow, Astrophysiker an der Northwestern University, in einer Erklärung – zum Beispiel, dass die meisten schwarzen Löcher, die von Sternen gebildet werden, weniger als 45 Sonnen im Wert von Material umfassen. “Wir haben jetzt ein schärferes Bild davon, wie häufig stellare Massen binäre Schwarze Löcher verschmelzen und was ihre Massen sind. Diese Messungen werden es uns weiter ermöglichen zu verstehen, wie die massivsten Sterne unseres Universums geboren werden, leben und sterben.”

Die neu angekündigten Gravitationswellenbeobachtungen wurden in neuen Daten nicht gefunden – tatsächlich stehen sowohl LIGO als auch Virgo seit August 2017 für Upgrades zur Verfügung.

Stattdessen wurden die neuen Entdeckungen auf einen anderen Blick durch die Daten gefunden, die während des Beobachtungslaufs, der zwischen dem 30. November und dem 25. August 2017 stattfand. Wissenschaftler hatten bereits drei Schwarze-Loch-Fusionen veröffentlicht, die in diesem Zeitraum beobachtet wurden, sowie die einzige bisher entdeckte binäre Neutronenstern-Kollision.

Die Detektoren sollen Anfang 2019 wieder mit der Beobachtung beginnen, und Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie jeden Monat zwei Schwarzlochfusionen während dieses Beobachtungslaufs entdecken werden. Aber in der Zwischenzeit können sie weiter über die vier neuen Entdeckungen nachdenken.

Die Forschung wird in zwei Beiträgen beschrieben, die von den Teams LIGO und Virgo am 1. Dezember veröffentlicht wurden.

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