Eine aktuelle Analyse deutet darauf hin, dass einige der durch ihre Gravitationswellen detektierten Objekte bereits aus einer früheren Kollision stammen. Diese Schwarzen Löcher „zweiter Generation“ könnten anschließend neue Paare mit anderen Schwarzen Löchern bilden und ihrerseits verschmelzen.
Die Studie stützt sich auf 259 im Katalog GWTC-5 der Kollaborationen LIGO, Virgo und KAGRA erfasste Verschmelzungen Schwarzer Löcher. Diese Observatorien sehen die Himmelskörper nicht direkt. Sie messen die schwachen Verformungen der Raumzeit, die entstehen, wenn zwei sehr massereiche Objekte umeinander kreisen und dann verschmelzen.
Wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren und verschmelzen, setzen sie Gravitationswellen frei. Diese Wellen werden von den Observatorien LIGO-Virgo-KAGRA auf der Erde detektiert, sodass Wissenschaftler die Masse und Rotation der Schwarzen Löcher bestimmen können.
Bildnachweis: Maggie Chiang für Simons Foundation
Die Forscher teilten diese Population in zwei statistische Gruppen. Die erste umfasst hauptsächlich Schwarze Löcher mit moderater Masse und geringer Rotation. Die zweite umfasst schwerere Objekte, deren Rotation in der Regel schneller ist. Dieser Unterschied könnte die Spur ihrer Geschichte bewahren.
Wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, behält das endgültige Objekt einen großen Teil ihrer Masse und erhält eine erhebliche Rotation. Bleibt es in einer dichten Umgebung, wie einem Sternhaufen, kann es auf ein anderes Schwarzes Loch treffen. Dann bildet sich ein neues Paar, bevor eine weitere mögliche Verschmelzung stattfindet.
Laut den Autoren ähnelt die Massenverteilung der schnell rotierenden Schwarzen Löcher derjenigen, die man bei der Berechnung der Massen der Verschmelzungsprodukte der ersten Gruppe erhält. Die in beiden Verteilungen beobachteten Spitzen würden übereinstimmen. Diese Übereinstimmung wird als ein Indiz für diese aufeinanderfolgenden Verschmelzungen angeführt.
Diese Interpretation würde auch helfen, bestimmte Schwarze Löcher zu verstehen, deren Massebereich nur schwer direkt durch den Kollaps eines massereichen Sterns erzeugt werden kann. Sie schließt andere Mechanismen nicht völlig aus: Auch die Akkretion von Materie kann die Masse und Rotation eines Schwarzen Lochs erhöhen.
Das Ergebnis ist jedoch mit Vorsicht zu betrachten. Der Artikel ist eine Vorabveröffentlichung und wurde noch nicht von Fachkollegen begutachtet. Zukünftige Detektionen sowie unabhängige Analysen müssen den tatsächlichen Anteil dieser hierarchischen Verschmelzungen an der beobachteten Population Schwarzer Löcher bestätigen.