Wissenschaftler haben bekannt gegeben, dass das Gravitationswellensignal GW250114, das am 14. Januar 2025 entdeckt wurde, die klarste jemals aufgezeichnete Beobachtung kollidierender Schwarzer Löcher darstellt und eine beispiellose Bestätigung von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie liefert. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Physical Review Letters am 29. Januar 2026, markieren einen wichtigen Meilenstein in der Gravitationswellenastronomie, da die Forscher erstmals mit hoher Sicherheit mehrere Schwingungstöne aus der kosmischen Kollision extrahieren konnten.
Das Signal erreichte ein bemerkenswertes Signal-Rausch-Verhältnis von etwa 77 bis 80 und übertraf damit den vorherigen Rekord von 42, der von der Gravitationswelle GW230814 aufgestellt wurde. Das Ereignis involvierte zwei Schwarze Löcher, die etwa 1,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind und jeweils Massen zwischen dem 30- und 40-fachen unserer Sonne haben. Die Kollision und anschließende Verschmelzung erzeugten Wellen in der Raumzeit, die durch das Universum reisten, bevor sie die Detektoren des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory in den Vereinigten Staaten erreichten.
Zum ersten Mal konnten Forscher während der Ringdown-Phase, dem Moment, in dem das neu gebildete Schwarze Loch seinen Endzustand erreicht, zwei unterschiedliche Gravitationswellenmoden sicher identifizieren. Diese Moden funktionieren ähnlich wie die charakteristischen Töne, die eine Glocke beim Anschlagen erzeugt, mit etwas ähnlichen Frequenzen aber unterschiedlichen Abklingraten. Das Team setzte auch Grenzen für einen dritten Schwingungston. Laut Physiker Keefe Mitman ermöglicht die Messung eines einzelnen Tons Wissenschaftlern die Berechnung von Masse und Spin des endgültigen Schwarzen Lochs, während die Erkennung von zwei oder mehr Tönen mehrere unabhängige Überprüfungen ermöglicht.
Die Entdeckung liefert experimentelle Bestätigung von Stephen Hawkings Flächensatz von 1971, der besagt, dass der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs niemals kleiner werden kann. Die Analyse identifizierte den ersten Oberton der Kerr-Lösung für ein rotierendes Schwarzes Loch mit einer statistischen Signifikanz von 4,1 Sigma. Die Forschung wurde von der LIGO Scientific Collaboration in Partnerschaft mit der Virgo Collaboration in Italien und der KAGRA Collaboration in Japan durchgeführt, was eine koordinierte internationale Anstrengung zur Erforschung der fundamentalen Natur der Gravitation darstellt.
Obwohl sich das GW250114-Signal genau so verhält, wie die Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt, glauben die Forscher, dass zukünftige Gravitationswellenbeobachtungen Abweichungen offenbaren könnten, die Hinweise auf langjährige Rätsel in der Physik bieten könnten. Die Allgemeine Relativitätstheorie kann Phänomene wie Dunkle Energie und Dunkle Materie nicht erklären, und die Theorie versagt, wenn Wissenschaftler versuchen, sie mit der Quantenmechanik in Einklang zu bringen. Physiker hoffen, dass präzisere Gravitationswellenmessungen schließlich Signaturen der Quantengravitation enthüllen und möglicherweise die Lücke zwischen Einsteins klassischer Beschreibung der Raumzeit und der Quantenwelt, die subatomare Teilchen beherrscht, überbrücken werden.
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