Mehr als 300 Signale wurden bereits mit Detektoren für Gravitationswellen auf der Erde aufgefangen. Die meisten von ihnen stammen von Schwarzen Löcher, die sich in einem Doppelsystem zunächst umkreisen und schließlich miteinander verschmelzen. Solche heftigen Kollisionen erschüttern das Raum-Zeit-Kontinuum so sehr, dass sich Gravitationswellen hoher Amplitude ausbreiten. Diese erreichen irdische Detektoren wie LIGO (englisch: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) in den USA und Virgo in Italien und erlauben es, Eigenschaften der Schwarzen Löcher zu bestimmen. Die LIGO-Virgo-Kollaboration und das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik gaben am 14. Juli 2025 einen neuen Massenrekord bekannt: Zwei Schwarze Löcher mit 100 beziehungsweise 140 Sonnenmassen kollidierten und erzeugten ein nie da gewesenes Raumzeitbeben. Diese enorm großen Massen sind astrophysikalisch nicht schlüssig zu erklären.

Seit zehn Jahren sind Gravitationswellen aus den Tiefen des Alls messbar. Der Durchbruch im September 2015 wurde bereits im Jahr 2017 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt. Seither bereichert die Gravitationswellenastronomie die Forschung, weil kosmische Objekte auf völlig neue Weise untersucht, ja sogar erst sichtbar gemacht werden können. Schon das Durchbruchssignal GW150914 stellte die Astrophysik auf die Probe, da bei diesem gemessenen Gravitationswellenereignis zwei Schwarze Löcher von ungefähr 30 Sonnenmassen zusammenstießen. Woher stellare Schwarze Löcher mit derart hohen Massen kommen, ist kaum zu erklären. Stellare (»sternartige«) Schwarze Löcher sind nach gängiger Lehrmeinung die Relikte von Supernova-Explosionen. Typische Massen liegen bei ihnen jedoch eher im Bereich von zehn Sonnenmassen. 

So massereich waren sie noch nie

Bei dem neu dokumentierten Ereignis GW231123 wurden Gravitationswellen mit den beiden LIGO-Detektoren in den USA am 23. November 2023 aufgezeichnet, die bei der Kollision eines Schwarzes Lochs mit 100 Sonnenmassen mit einem anderen Schwarzen Loch mit sogar 140 Sonnenmassen ausgesandt wurden. Beide Schwarzen Löcher rotierten auch sehr rasch um sich selbst, wie eine Analyse der Gravitationswellenform zeigt. Das Ergebnis des katastrophalen kosmischen Crashs ist ein einziges Schwarzes Loch mit satten 225 Sonnenmassen. Die noch größeren Massen bringen die gängigen Vorstellungen für die Bildung Schwarzer Löcher im Rahmen der Sternentwicklung in große Erklärungsnöte. Die einzig plausible Erklärung ist zurzeit, dass die zwei Schwergewichte selbst aus einer vorangehenden Verschmelzung Schwarzer Löcher hervorgingen, die schon recht massereich waren.

In der Astrophysik sind natürlich noch wesentlich massereichere Schwarze Löcher mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen bekannt, die in den Zentren von Galaxien sitzen. Sie können jedoch grundsätzlich nicht mit erdgebundenen Gravitationswellendetektoren aufgespürt werden, weil die Gravitationswellenfrequenzen deutlich niedriger sind. Dieser Nachweis soll mit dem Weltrauminterferometer LISA ab dem Jahr 2035 gelingen. 

Laufende und kommende Kampagnen

Die Beobachtung von GW231123 glückte im Beobachtungslauf O4 der Detektoren der LIGO-Virgo-Kollaboration. Damals war noch der unterirdische Detektor KAGRA in Japan beteiligt; er wurde bei einem Erdbeben im Januar 2024 beschädigt und vorerst außer Betrieb genommen. Der Beobachtungslauf O4 soll im Oktober 2025 enden. Dann folgen Wartungsarbeiten und Upgrades, damit die Detektoren voraussichtlich Ende 2027 erneut mit höherer Empfindlichkeit in Betrieb gehen können.