Verschmelzende Bosonensterne statt kollidierender Schwarzer Löcher?

Bosonen sind Teilchen mit einem geradzahligen Spin. Dazu gehören die Grundteilchen, die die einzelnen Wechselwirkungen vermitteln (etwa Photonen für den Elektromagnetismus), aber auch zusammengesetzte Teilchen wie Helium-4-Atome. Ihre Besonderheit besteht darin, dass beliebig viele von ihnen den gleichen Grundzustand einnehmen können. Sie sind dann nicht mehr voneinander unterscheidbar und bilden ein Bose-Einstein-Kondensat mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Unter anderem kann die Dichte des Kondensats gegen unendlich gehen.

Damit wären Bosonen gute Kandidaten für sehr schwere Himmelskörper, bei denen sich riesige Massen auf engem Raum drängen. Wer denkt dabei nicht an ein Schwarzes Loch? Aber ein Himmelsobjekt aus Bosonen wäre zwar bei gleicher Masse kaum größer als ein Schwarzes Loch und es würde ebenso das Licht beugen, aber es besäße keinen Ereignishorizont. Ein solcher Bosonenstern bliebe sogar durchsichtig, und wir könnten sehen, was in ihn hineinfällt. Damit würden Bosonensterne einige Probleme Schwarzer Löcher vermeiden, die den Wissenschaftlern zu schaffen machen, etwa das Informationsparadoxon.

Trotzdem ist die Wissenschaft skeptisch, was die Existenz von Bosonensternen betrifft. Unklar ist nämlich, aus welcher Art von Bosonen diese bestehen könnten. Wenn ein Bosonenstern das Endergebnis einer Supernova sein soll, müssten die Teilchen des Sterns während der Supernova irgendwie in Bosonen umgewandelt werden. Möglich wäre aber auch, dass Bosonensterne kurz nach dem Urknall aus damals sehr dicht gedrängten Bosonen entstanden. Diese könnten nun zur Dunklen Materie gehören oder aber als zentrale Objekte die Galaxien beherrschen. Wie lässt sich das nachweisen? Nur schwer.

Es gibt allerdings Prozesse, bei denen sich Bosonensterne anders verhalten als Schwarze Löcher. Zum Beispiel bei ihrer Verschmelzung. Forscher haben nun die Daten von Gravitatationswellendetektoren untersucht, die Signale von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher nachgewiesen haben sollen. In den eigenen Simulation der Forscher würde allerdings eine Verschmelzung von Bosonensternen die vorhandenen Daten noch ein kleines bisschen besser erklären. Diese „kleine bisschen“ reicht noch nicht, um Schwarze Löcher abzuschaffen. Aber die Wissenschaftler hoffen, dass weitere Beobachtungen ihre Daten bestätigen.

Laut einem Mitautor der Studie, Professor Carlos Herdeiro von der Universität Aveiro, handelt es sich bei der Entdeckung nicht nur um die erste Beobachtung von Bosonensternen, sondern auch um die eines neuen Teilchens, das als Ultraleichtboson bekannt ist. Solche ultraleichten Bosonen wurden als Bestandteile dessen vorgeschlagen, was wir als Dunkle Materie kennen. Außerdem kann das Team die Masse dieses mutmaßlichen neuen Teilchens der dunklen Materie tatsächlich messen, und ein Wert von Null wird mit hoher Sicherheit verworfen. Wenn es durch die anschließende Analyse von GW190521 und anderen Gravitationswellenbeobachtungen bestätigt wird, würde das Ergebnis den ersten Beobachtungsnachweis für einen lange gesuchten Kandidaten für die Dunkle Materie liefern.

Künstlerische Darstellung einer Verschmelzung von Bosonensternen (Bild: Nicolás Sanchis-Gual und Rocío García-Souto)

Leave a Comment

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.