Im riesigen Universum gehören Sterne im Allgemeinen zu einer bestimmten Galaxie oder einem bestimmten Sternhaufen, aber es gibt auch einige Sterne, die sich befreien müssen oder versuchen, zwischen den Sternen umherzuwandern, sodass sie oft extrem schnell sind. Dabei handelt es sich um Hochgeschwindigkeitssterne wie den, über den wir heute sprechen werden, J0731+3717. Ein Forschungsteam unter der Leitung des Nationalen Astronomischen Observatoriums der Chinesischen Akademie der Wissenschaften enthüllte die Geheimnisse dieses Hypergeschwindigkeitssterns anhand von Daten des Gaia-Satelliten und des chinesischen Guo Shoujing-Teleskops (LAMOST):

Vor etwa 20 Millionen Jahren war er Mitglied des Kugelsternhaufens M15. Unter der Anziehungskraft einer starken Schwerkraft wurde es mit einer Geschwindigkeit von bis zu 550 Kilometern pro Sekunde gewaltsam herausgeschleudert.

Dies ist ein dynamischer Effekt, der „Hills-Mechanismus“ genannt wird: Wenn ein Paar eng umkreister Doppelsterne einer superstarken Gravitationsquelle zu nahe kommt, wird einer der Sterne eingefangen und der andere beschleunigt und wie eine Schleuder herausgeschleudert.

Kugelsternhaufen M15

Laut BerechnungDie wahrscheinlichste Gravitationsquelle, die einen Stern in so kurzer Zeit mit so hoher Geschwindigkeit herausschleudern kann, ist ein Schwarzes Loch mittlerer Masse mit einer Masse von etwa 1.700 bis 3.200 Sonnen.

Schwarze Löcher mittlerer Masse sind das fehlende Bindeglied zwischen stellaren Schwarzen Löchern und supermassiven Schwarzen Löchern. Ihre Massen reichen von hundert bis hunderttausend Sonnen. Die Bestätigung ihrer Existenz ist entscheidend für die Erklärung des Ursprungs supermassereicher Schwarzer Löcher.

Links ist ein Bild einer Galaxie, in der sich ein Schwarzes Loch mittlerer Masse befindet. Die Mitte ist eine künstlerische Vorstellung eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse, das Sterne auseinanderreißt. Rechts ist das Leistungsdichtespektrum, das durch Analyse der Lichtkurve erhalten wurde.

Mit der Einführung der Gravitationswellendetektion stehen neue und leistungsstarke Methoden zur Suche nach Schwarzen Löchern mittlerer Masse zur Verfügung.

Das amerikanische Laserinterferometer Gravitationswellenobservatorium LIGO und der europäische Virgo-Detektor haben nacheinander mehr als 100 Verschmelzungsereignisse von Schwarzen Löchern entdeckt, bei denen es sich bei den meisten um stellare Schwarze Löcher mit der zehnfachen Sonnenmasse handelt.

Das im Mai 2019 entdeckte Gravitationswellensignal GW190521 stammt höchstwahrscheinlich von einem Schwarzen Loch mittlerer Masse.

Die Analyse zeigt, dass dieses Ereignis durch die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit einer Masse von etwa dem 85-fachen und dem 66-fachen der Sonnenmasse verursacht wurde. Das neue Schwarze Loch hat eine Masse von 142-facher Sonnenmasse.

Mit anderen Worten,In dem Moment, in dem die beiden Schwarzen Löcher verschmelzen, wird etwa die neunfache Sonnenmasse in Form von Gravitationswellen freigesetzt.

Dies ist das erste Mal, dass Menschen ein Schwarzes Loch mit einer Masse von mehr als dem Hundertfachen der Sonnenmasse in Gravitationswellen direkt beobachtet haben. Es ist auch das bisher deutlichste Beispiel für die Entdeckung eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse.

Zwei schwarze Löcher, die beim Verschmelzungsereignis GW190521 spiralförmig zusammenlaufen (Künstlerphantasie)