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StartseiteForschung aktuellAstronomen freuen sich wieder über Gravitationswellen16.06.2016

Himmlisches WeihnachtsgeschenkAstronomen freuen sich wieder über Gravitationswellen

Für die Astronomen gab es jetzt auf einem Kongress in den USA ein nachträgliches Weihnachtsgeschenk. Denn vor rund einem halben Jahr wurde wieder eine Gravitationswelle entdeckt, die bei der Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern entsteht. Sie hoffen nun, in der nächsten Beobachtungsphase noch mehr über die Vorgänge im Kosmos zu erfahren.

Von Dirk Lorenzen

Simulation der Kollision von zwei Schwarzen Löchern, wie sie vom Gravitationswellen-Detekto LIGO aufgezeichnet worden ist. (SXS)
Simulation der Kollision von zwei Schwarzen Löchern, wie sie vom Gravitationswellen-Detektor LIGO nun wieder aufgezeichnet worden ist. (SXS)
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"On December 26th of last year, at 3:38 UTC, that was Christmas Eve in the US, gravitational waves from black holes were detected again."

Am 26. Dezember des vergangenen Jahres, um 4:38 Uhr Mitteleuropäischer Zeit, in den USA feierte man noch den Weihnachtsabend, haben die Detektoren erneut angeschlagen, verkündet Gabriela Gonzalez, die Sprecherin des Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatoriums LIGO. "Diese Gravitationswellen stammen vom Verschmelzen zweier Schwarzer Löcher in einer Entfernung von 1,4 Milliarden Lichtjahren. Das eine hatte 14 Mal so viel Masse wie unsere Sonne, das andere achtmal. Beim Verschmelzen wurde eine Sonnenmasse in Energie umgewandelt und abgestrahlt."

Stark beschleunigte Materie strahlt Gravitationswellen aus, ähnlich wie von einem in einen Teich geworfenen Kieselstein kreisförmige Wellen ausgehen. In diesem Fall wurde beim Verschmelzen der Schwarzen Löcher binnen einer Sekunde eine gesamte Sonnenmasse in pure Energie umgewandelt. Die Gravitationswellen laufen dann so schnell wie das Licht durch den Weltraum und lassen Raum und Zeit minimal erzittern, was die beiden LIGO-Detektoren in den USA mit ihren Messarmen registrieren. Als Weihnachten die Gravitationswelle vorbei rauschte, stauchte und dehnte sie die Länge der vier Kilometer langen Messstrecken um den Bruchteil eines Atomkerndurchmessers. Ein aberwitzig kleiner Effekt, aber dennoch per Laser messbar. Die Gravitationswellen kann man nicht hören, doch das LIGO-Team veranschaulicht das Verschmelzen der Schwarzen Löcher mit akustischen Wellen: "This is what we call gravity's music."

Hoffnung auf kollidierende Neutronensterne

Für Gabriele Gonzalez ist dies die Musik der Schwerkraft, die die Forscher nun schon zum zweiten Mal gehört haben. Ein mögliches Ereignis am 12. Oktober war zu schwach, um zweifelsfrei als Entdeckung zu gelten. Bisher liefen die beiden LIGO-Detektoren für insgesamt sieben Wochen – und in jener Zeit gingen zwei dicke Fische ins Netz. Im Moment liegt die Anlage still, weil einige Umbauten die Empfindlichkeit um gut 20 Prozent steigern sollen. Im September beginnt dann die zweite Beobachtungsphase, in die Peter Shawhan von der Universität von Maryland, einer der Chefwissenschaftler des Projekts, große Hoffnungen setzt:

"Bei manchen dieser Ereignisse müsste nach dem Abstrahlen der Gravitationswelle eine Explosionswolke zurückbleiben, die noch lange mit Teleskopen im sichtbaren Licht, im Röntgen-, Gamma- oder Radiobereich zu sehen wäre. Wir geben Alarmmeldungen an 80 Astronomen-Gruppen aus, die dann mit ihren Instrumenten nach dem möglichen Nachleuchten der Explosionen suchen. Leider können wir nur äußerst vage abschätzen, aus welcher Richtung die Gravitationswelle gekommen ist."

Gelänge es, den Ursprung einer Welle zu identifizieren, etwa eine Galaxie oder einen explodierten Stern, so ließe sich genauer untersuchen, wo und wie sich das dramatische Geschehen abgespielt hat. Ab September dürften die Astronomen einiges zu tun bekommen. Denn nach den bisherigen Erfahrungen ist in dem halben Jahr der zweiten Beobachtungsphase mit sechs bis acht Entdeckungen zu rechnen. Das LIGO-Team hofft nun, endlich auch Gravitationswellen anderer Quellen zu erwischen.

"Am einfachsten lassen sich Wellen finden, die von zwei kompakten, massereichen Objekten stammen, die erst dicht umeinander kreisen und dann verschmelzen. Da geht es vor allem um Schwarze Löcher und Neutronensterne. Bisher haben wir nur Schwarze Löcher gefunden. Jetzt hoffen wir, auch kollidierende Neutronensterne zu entdecken."

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