Die LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration feiert den 10. Jahrestag der Entdeckung von Gravitationswellen mit einem ganz besonderen Geschenk. Sie haben die Daten des deutlichsten Signals veröffentlicht, das jemals von den Observatorien entdeckt wurde, und bestätigen damit Stephen Hawkings Vorstellung vom Feld des Schwarzen Lochs.

Das Ereignis wurde am 14. Januar 2025 beobachtet und ist daher als GW250114 bekannt und war in den zuletzt veröffentlichten Daten nicht enthalten. In vielerlei Hinsicht ähnelt es dem ersten beobachteten Gravitationswellenereignis, GW150914. In beiden Fällen handelte es sich um Kollisionen von Schwarzen Löchern mit 30-40 Sonnenmassen, und beide ereigneten sich etwa 1,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Unterschied liegt in der seit 10 Jahren verbesserten Art und Weise, wie Gravitationswellen gemessen werden, was dieses neue Signal unglaublich deutlich macht.

Die "Lautstärke" der Gravitationswellen, die zuvor von LIGO-Virgo-KAGRA entdeckt wurden, liegt irgendwo zwischen einem lauten Lachen und einem Schrei im Lärm einer Party. GW250114 ist eher wie ein Feueralarm, sagen Experten. "GW250114 ist das lauteste Gravitationswellensignal, das wir bisher beobachtet haben - und zwar mit großem Abstand! Mit am lautesten meine ich, dass die Amplitude des Signals viel größer ist als das Hintergrundrauschen unserer Detektoren", sagt Simona Miller, Doktorandin am Caltech und Mitautorin der Studie , die über die Ergebnisse berichtet.

Aufgrund der Reinheit des Signals war das Team in der Lage, sowohl die Oberfläche der beiden schwarzen Löcher vor der Kollision als auch die Oberfläche des endgültigen schwarzen Lochs zu messen. Die Gesamtoberfläche der beiden ursprünglichen schwarzen Löcher betrug 240.000 Quadratkilometer, was etwa der Größe von Oregon entspricht. Der endgültige Himmelskörper vergrößert sich deutlich auf etwa 400.000 Quadratkilometer, was in etwa der Größe des Bundesstaates Kalifornien entspricht.

"Weil GW250114 so verrauscht ist, können wir die Masse und die Rotation des Schwarzen Lochs, das die Wellen erzeugt, mit viel größerer Genauigkeit messen als frühere Signale - und, was noch wichtiger ist, die Masse und die Rotation des neuen Schwarzen Lochs, das bei der Kollision entsteht. Da die Oberfläche eines Schwarzen Lochs direkt aus seiner Masse und Rotation berechnet wird, unterliegt die Oberfläche auch strengeren Beschränkungen, so dass Hawkings Oberflächentheorem mit größerer Sicherheit als je zuvor getestet werden kann", so Miller weiter.

Die Oberfläche eines Schwarzen Lochs hängt mit seiner Entropie zusammen. Wenn die Entropie zunimmt, muss auch die Oberfläche des Schwarzen Lochs größer werden. Doch es gibt eine Ausnahme. Hawking argumentierte, dass Schwarze Löcher strahlen und Masse verlieren können, wodurch sich die Gesamtentropie des Universums erhöht und somit seine Oberfläche verringert.

Das Signal-Rausch-Verhältnis - ein Indikator für die Reinheit des Signals - lag bei der aktuellen Entdeckung bei 80, während es bei der ersten Entdeckung nur 26 betrug. "Unsere aktuellen Messungen sind die genauesten, die jemals von der Menschheit in Wissenschaft und Technik durchgeführt wurden", sagt Vicky Kalogera, eine der leitenden Astrophysikerinnen bei LIGO. "Das übertrifft alles, was man je für möglich gehalten hat. Es ist ein erstaunlicher Durchbruch."

In einer zweiten Veröffentlichung , die ebenfalls gerade veröffentlicht wurde, berichten die Experten, dass sie weitere Tests der allgemeinen Relativitätstheorie durchgeführt haben. Es ist nun an der Zeit, Einsteins Theorie durch die Beobachtung von Gravitationswellen zu überprüfen. "Der Gravitationswellenrekord von GW250114 ist ein wichtiger Meilenstein in der zehnjährigen Geschichte der Gravitationswellenforschung", schreiben die Autoren in dem Papier.