ZWEI GRAVITATIONSWELLEN IM ABSTAND VON 7 STUNDEN – UND EINE SUPERNOVA

Wenn ein massereicher Stern kollabiert, explodiert er als Supernova und hinterlässt einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Befindet sich dieser Überrest in einem geeigneten Doppelsystem, kann er eines Tages mit einem Begleiter verschmelzen und Gravitationswellen durch das Universum schicken. Doch dieser Tag kommt normalerweise lange nach der Explosion: frühestens nach etwa 100.000 Jahren. Erst der Kollaps, viel später die Verschmelzung – so sieht das Standardbild aus.

Neuere Beobachtungen haben begonnen, dieses Bild zu verwischen. Manche Gammastrahlenausbrüche sehen zugleich nach einer Verschmelzung und nach einem Kollaps aus, und zwei Supernovae der Art „Typ IIb“ – Explosionen von Sternen, denen der Großteil ihres Wasserstoffs entrissen wurde – wurden 2025 im Zusammenhang mit schwachen Gravitationswellenkandidaten diskutiert, ohne dass man zu einem gesicherten Schluss kam. Eine Idee könnte solche Fälle erklären: In einem schnell rotierenden Stern, der kollabiert, könnte die dichte Materiescheibe, die um das neugeborene Schwarze Loch wirbelt, in Fragmente zerbrechen, die dann innerhalb von Stunden miteinander verschmelzen oder in das Schwarze Loch fallen.

Eine Suche in den Archiven

Sheng Yang von der Henan Academy of Sciences in China, Zong-Hong Zhu von der Beijing Normal University und 23 weitere Forschende in China, Taiwan, den USA, Australien, Italien und Schweden haben systematisch danach gesucht. Sie nahmen die öffentlichen Alarme der Detektoren LIGO, Virgo und KAGRA von April 2019 bis Januar 2025 – 43 davon mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, einen Neutronenstern zu beinhalten – und 676 Supernovae von Sternen mit abgestreifter Hülle (stripped-envelope), die von der Zwicky Transient Facility entdeckt worden waren. Sie suchten nach Supernovae, die innerhalb der Himmelsregion eines Alarms lagen und 10 bis 30 Tage danach ihr Helligkeitsmaximum erreichten.

Die Suche ergab zwei Treffer – beide mit derselben Supernova, SN 2019rsq. Sie verbindet zwei Alarme vom 10. September 2019: S190910d, dann S190910h, 7,1 Stunden später. Damals hatte jeder Alarm seine eigenen Nachbeobachtungen ausgelöst; die Supernova wurde erst Wochen später entdeckt. Das Trio zeigte sich erst im Rückblick.

Die Himmelsregionen von S190910d (grau) und S190910h (orange) überlappen sich dort, wo SN 2019rsq liegt (rotes Kästchen, ihre Galaxie oben rechts); unten rechts: Ihre Entfernungsbereiche sind mit den 140,6 Megaparsec der Supernova vereinbar (rote Linie). — Abbildung 1, Yang et al. (2026), arXiv:2611.00440.

Wie selten ist das Paar?

Zeitlich nahe beieinanderliegende Alarme kommen vor. Doch die beiden Himmelsregionen überlappen sich auch in drei Dimensionen: Ihre Entfernungsbereiche stimmen miteinander und mit der Entfernung der Supernova überein, 140,6 Megaparsec. Um zu messen, wie ungewöhnlich das ist, mischte das Team die Zeitpunkte der Alarme eine Million Mal neu. Ein Paar ohne Zusammenhang, das zeitlich und räumlich so nahe beieinanderliegt, ergab sich mit einer Wahrscheinlichkeit von 7,6 × 10⁻⁵, etwa eins zu 13.000. Unter den 43 Alarmen lagen zehn Paare innerhalb von 5 Tagen, aber nur drei überlappten sich in 3D, und dieses verband die kürzeste Verzögerung mit der größten Überlappung.

Die Supernova allein ist dagegen nicht überraschend: Die Chance, dass in diesem Volumen zu dieser Zeit eine Typ-IIb-Supernova ohne Zusammenhang explodiert, liegt bei etwa 35 %. Die Anomalie ist das Signalpaar; die Supernova liefert den kollabierenden Stern, der die beiden verbinden könnte.

Beide Signale sind schwach. Bei einer erneuten Analyse sehen beide wie echte Signale aus und heben sich vom Hintergrundrauschen der umgebenden Daten ab, doch keines gilt als sicherer Nachweis. Ein unabhängiges Team hatte das erste bereits wiedergefunden, mit einer Wahrscheinlichkeit von 58 %, astrophysikalischen Ursprungs zu sein.

Was jedes Signal verrät

Die Signale tragen die Massen der verschmelzenden Objekte in sich. S190910d wirkt stark unausgeglichen: etwa 34 Sonnenmassen mit einem Partner von etwa 3. S190910h ist leicht: etwa 2,5 und 1,3 Sonnenmassen, typisch für Neutronensterne.

SN 2019rsq, am 1. Oktober 2019 von der Himmelsdurchmusterung Pan-STARRS entdeckt, erreichte ihr Maximum etwa 24 Tage nach dem ersten Signal – eine normale Anstiegszeit für eine Typ-IIb-Supernova, falls der Stern in diesem Moment kollabierte. Die Daten können die Explosion nicht genau datieren, doch Modelle, die sie innerhalb von drei Tagen nach S190910d ansetzen, reproduzieren ihr Licht. Die Supernova ist eine schnelle, und sie liegt auf einem Gezeitenschweif einer gestörten Galaxie, die Sterne bildet.

Ein Stern, mehrere Verschmelzungen?

Das vorgeschlagene Szenario: Ein rotierender Stern kollabiert zu einem Schwarzen Loch, dessen Scheibe zerfällt (1); ein Fragment von 3 Sonnenmassen fällt in das Schwarze Loch von 34 Sonnenmassen, S190910d (2); zwei leichte Fragmente verschmelzen 7,1 Stunden später, S190910h (3); spätere Begegnungen könnten verzögerte Signale erzeugen (4). — Abbildung 4, Yang et al. (2026), arXiv:2611.00440.

Das Team schlägt einen gemeinsamen Ursprung vor. Ein schnell rotierender massereicher Stern kollabiert zu einem Schwarzen Loch von einigen zehn Sonnenmassen, umgeben von einer Scheibe, die in Fragmente zerbricht. Ein Fragment, das auf etwa 3 Sonnenmassen angewachsen ist, spiralt in das zentrale Schwarze Loch: Das ist S190910d. An anderer Stelle der Scheibe finden sich zwei leichtere Fragmente zu einem Paar zusammen und verschmelzen: Das ist S190910h. Die berechneten Einspiralzeiten – von etwa einer Stunde bis zu mehreren Stunden – decken die Lücke von 7,1 Stunden mühelos ab.

Die Autoren bleiben vorsichtig. Die Wahrscheinlichkeiten berücksichtigen nicht jede Suche, die man hätte durchführen können, und ein langer Gammastrahlenausbruch, der fünf Tage später in derselben weiten Region gesehen wurde, wird nicht als Beleg gezählt. Radiodurchmusterungen sahen nichts, was einen starken, langlebigen Jet unwahrscheinlich macht. Ob SN 2019rsq ein seltener Zufall ist oder das erste Beispiel eines Sterns, der bei seinem Tod mehrere Gravitationswellensignale aussandte: Die nächsten Beobachtungsläufe, kombiniert mit weiten Himmelsdurchmusterungen, sollten zeigen, ob solche Häufungen immer wieder auftauchen.