Den Giganten des Universums auf der Spur

Sie sind die Giganten des Universums – supermassereiche Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten Erscheinungen im Kosmos. Mit Massen, die unsere Sonne millionen- bis milliardenfach übertreffen, sprengen sie jede Vorstellungskraft. Ihr Ereignishorizont – eine kugelförmige Grenzfläche im Raum, hinter der es kein Zurück mehr gibt – erstreckt sich je nach Masse des Schwarzen Lochs über Millionen bis Milliarden Kilometer. An diesem «Point of no Return» ist die Schwerkraft so gewaltig, dass selbst Licht ihr nicht mehr entkommen kann. Hier versagen sogar die fundamentalsten Gesetze der Physik. Doch nun bahnt sich ein Durchbruch an: Ein internationales Forschungsteam – darunter Astrophysiker Lucio Mayer vom Space Hub der Universität Zürich – hat sich eine Methode ausgedacht, um den kosmischen Giganten ihre Geheimnisse zu entlocken.

Im Zentrum unserer Galaxie – der Milchstrasse – befindet sich das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A*. Umkreist wird Sagittarius A* von zahlreichen kleinen stellaren Schwarzen Löchern. Diese entstehen, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens kollabieren. Sie bringen es immerhin auf das 10- bis 60-Fache der Sonnenmasse. Genau sie sollen nun als raffinierte Spione dienen, um die Eigenschaften ihres unfassbaren Nachbarn zu erkunden.

Auf ihrer Bahn um das supermassereiche Schwarze Loch hinterlassen die stellaren Schwarzen Löcher eine charakteristische Spur: Gravitationswellen, die wie Kräuselungen durch die Raumzeit laufen. Der supermassereiche Gigant moduliert diese Signale – vergleichbar mit einem Radiosender, der sein Programm auf einer Trägerwelle überträgt. Hochempfindliche Detektoren können diese kosmischen Signale auffangen und so Rückschlüsse auf die Eigenschaften des supermassiven Schwarzen Lochs ziehen.

Besonders aufschlussreich wird es, wenn eines der stellaren Schwarzen Löcher in den Sog des zentralen Giganten gerät. Der sich über Jahre hinziehende Verschmelzungsprozess erzeugt ein einzigartiges Gravitationswellenmuster – eine Goldgrube für die Wissenschaft. Das ESA-Weltraumobservatorium LISA soll ab 2035 genau solche kosmischen Vereinigungen belauschen. Bis dahin bleiben die grössten Rätsel der supermassereichen Schwarzen Löcher noch ungelöst – aber ihre Entschlüsselung rückt in greifbare Nähe.