Seit November 2016 messen die Gravitationswellendetektoren von LIGO in einem zweiten Beobachtungslauf mit erhöhter Empfindlichkeit. Dies zahlt sich aus, denn erneut haben Forscher nun ein Gravitationswellen-Signal entdeckt: Die beiden Detektoren in Hanford und Livingston in den USA verzeichneten am 4. Januar 2017 eine Schwingung der Raumzeit, die auf eine Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher in rund drei Milliarden Lichtjahren Entfernung zurückgeht. Damit gelang der dritte Nachweis von Gravitationswellen nach dem 14. September und 26. Dezember 2015.

Das GW170104 genannte Signal dauerte etwa 920 Millisekunden und durchlief dabei 29 Gravitationswellenzyklen, die immer schneller aufeinander folgten. Simulationen der Forscher ergaben, dass zwei Schwarze Löcher mit 31 und 19 Sonnenmassen zu einem einzigen mit der 49-fachen Masse unseres Zentralgestirns verschmolzen waren. Eine komplette Sonnenmasse wurde dabei in Energie umgewandelt und versetzte die Raumzeit in Schwingung. Das neu gebildete Schwarze Loch füllt genau die Lücke zwischen den zwei zuvor mit LIGO beobachteten Objekten, die nach der Verschmelzung auf 62 und 21 Sonnenmassen kamen.

Das Gravitationswellen-Signal vom 4. Januar 2017 (grafische Darstellung)
© Abbott, B.P. et al. (LIGO Scientific and Virgo Collaboration): GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2. In: Phys. Rev. Lett. 118, 221101, 2017, fig. 1 / CC BY 4.0 CC BY
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernDas Gravitationswellen-Signal vom 4. Januar 2017
Am 4. Januar 2017 registrierten die LIGO-Detektoren eine Schwingung der Raumzeit: Orange dargestellt sind die Daten des Hanford-Detektors, blau die aus Livingston. Letzterer empfing das Signal etwa drei Millisekunden früher, dies wurde hier korrigiert. Die schwarze Kurve im oberen Bild zeigt die simulierten Gravitationswellen für die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit 31 und 19 Sonnenmassen. In der unteren Bildhälfte ist das Detektorrauschen nach Abzug des Signals zu sehen.

Dass das Signal überhaupt entdeckt wurde, ist einer sorgfältigen Analyse durch Alexander Nitz vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) in Hannover zu verdanken: Er nahm an diesem Tag Kandidaten unter die Lupe, die ein von ihm entwickeltes Programm aus dem unübersichtlichen Datendschungel des LIGO-Systems herausfilterte. Die automatische Benachrichtigung, die LIGO normalerweise bei Signalkandidaten erzeugt, hatte dagegen nicht funktioniert.

Fünf weitere solcher Kandidaten stehen nun noch in der Warteschlange. Sie alle könnten Signale echter Gravitationswellen sein, müssen aber noch näher analysiert und bestätigt werden. Das ist ausgerechnet deshalb nicht einfach, da die LIGO-Detektoren so hochempfindlich und genau messen: Die leichten Schwingungen der Raumzeit verstecken sich hinter dem Grundrauschen der Detektoren, das von vielen anderen Einflüssen auf der Erde herrührt.