Symmetriebruch im All: Exzentrische Umlaufbahn bei GW200105 revolutioniert Modelle von Binärsystemen

Die wissenschaftliche Fachwelt setzt im Jahr 2026 die detaillierte Auswertung der Daten fort, die durch das Gravitationswellensignal GW200105 gewonnen wurden. Dieses Signal, das von den LIGO- und Virgo-Observatorien aufgezeichnet wurde, lieferte den ersten überzeugenden Nachweis für die Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern in einer Distanz von rund 910 Millionen Lichtjahren zur Erde. Infolge dieses kosmischen Ereignisses entstand ein neues Schwarzes Loch, dessen berechnete Masse etwa 13 Sonnenmassen beträgt.

Ein signifikanter wissenschaftlicher Fortschritt resultierte aus der erneuten Analyse der GW200105-Daten mithilfe eines verbesserten Gravitationswellenmodells, das am Institute for Gravitational Wave Astronomy der University of Birmingham entwickelt wurde. Wissenschaftler, darunter Patricia Schmidt, setzten diese Methode ein, um die orbitalen Parameter der Vorläuferobjekte vor ihrem finalen Zusammenstoß exakt zu bestimmen. Die Untersuchung lieferte erstmals den Beweis, dass die Umlaufbahn exzentrisch – also elliptisch – war. Dies steht im Gegensatz zu den bisherigen Annahmen, nach denen solche binären Systeme fast perfekt kreisförmige Bahnen beschreiben. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden am 11. März 2026 offiziell in den „The Astrophysical Journal Letters“ präsentiert.

Schmidt und ihr Team schlussfolgerten, dass die ausgeprägte Exzentrizität der Bahn eine direkte Folge einer dynamischen Formation ist. Dies setzt voraus, dass starke gravitative Einflüsse von außen wirkten, wie etwa durch andere Sterne oder die Anwesenheit eines dritten Begleiters im System. Geraint Pratten von der University of Birmingham merkte an, dass die elliptische Form auf eine turbulente Geschichte der Formation hindeutet. Diese neue Sichtweise auf die orbitale Geometrie ermöglichte es, frühere Massenschätzungen zu korrigieren, die fälschlicherweise auf der Annahme einer kreisförmigen Umlaufbahn basierten. Vorherige Berechnungen hatten die Masse des Schwarzen Lochs auf lediglich 9 Sonnenmassen unterschätzt und die des Neutronensterns mit 2 Sonnenmassen zu hoch angesetzt.

Das neue Modell bestätigte nicht nur die Masse des Schwarzen Lochs von 13 Sonnenmassen, sondern schloss eine kreisförmige Umlaufbahn mit einer statistischen Sicherheit von über 99,5 Prozent aus. Dies wurde mittels einer bayesschen statistischen Analyse ermittelt. Die Entdeckung macht eine Revision der theoretischen Modelle erforderlich, welche die Entstehungspfade dieser extremen Doppelsysteme beschreiben. Gonzalo Morras von der Autonomen Universität Madrid betonte, dass dies ein klarer Beleg dafür sei, dass nicht alle Paare aus Schwarzem Loch und Neutronenstern denselben Ursprung haben. Forscher, unter anderem vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, konnten zudem erstmals gleichzeitig die Exzentrizität und das Fehlen einer signifikanten Spin-Präzession im System messen. Das Fehlen der Präzession deutet darauf hin, dass die Exzentrizität bereits während der Formationsphase festgelegt wurde und nicht erst durch Spineffekte bei der Annäherung entstand.

Die Erweiterung des Katalogs exzentrischer Verschmelzungen wird es Astrophysikern ermöglichen, wertvolle Statistiken zu sammeln. So lässt sich bestimmen, welcher Anteil dieser Systeme aus dynamischen Interaktionen in dichten Sternumgebungen wie Kugelsternhaufen hervorgeht. Dies läutet eine neue Ära in der Gravitationswellen-Astronomie ein, in der die Berücksichtigung der Exzentrizität für die präzise Interpretation künftiger Beobachtungen unerlässlich wird.