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Gravitationswellen: Neue Gravitationswelle bricht alle Rekorde

Jetzt sind es elf: Zu den sieben in den letzten Jahren registrierten Gravitationswellenereignissen gesellten sich vier neue Quellen. Bereits 2017 mit Laserinterferometern gemessen, konnte nun ihre Entdeckung bekanntgegeben werden. In allen Fällen hatte die Kollision von jeweils zwei Schwarzen Löchern die Raumzeit zum Schwingen gebracht. Es gibt sogar einen neuen Rekordhalter für die größte Masse, größte Entfernung, schnellste Lochrotation und höchste Gravitationswellenenergie.
Unfall zweier Neu­tronensterneLaden...

Der September 2015 markiert einen Durchbruch in der Gravitationsphysik und Astronomie. Zum ersten Mal wurden am 14. September 2015 mit kilometerlangen Laserinterferometern in den USA Gravitationswellen nachgewiesen. Die Nachweisgeräte LIGO, was für Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory steht, sind seitdem in aller Munde. Die Analyse des Signals namens GW150914 enthüllte die Quelle: Zwei Schwarze Löcher, jedes von ihnen mit der Masse von ungefähr 30 Sonnen, waren in 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung zusammengestoßen und brachten die Raumzeit des Universums zum Beben. Die winzigen Erschütterungen hatten beide LIGO-Interferometer gespürt. Für diese Sensation wurde der Physik-Nobelpreis 2017 an die drei LIGO-Forscher Rainer Weiss, Kip Thorne und Barry Barish vergeben.

Schon im Entdeckungsjahr erschütterten kollidierende Schwarze Löcher die Interferometer erneut. Der erste Beobachtungslauf O1 endete dann im Januar 2016 mit einer Ausbeute von drei Ereignissen
(GW150914, GW151012 und GW151226). Es waren immer Paare von Schwarzen Löchern, die nach finalem Todestanz zu einem massereicheren Loch verschmolzen.

Dann folgte eine Wartung der komplexen Apparaturen inklusive einem Upgrade, um die Empfindlichkeit der Messgeräte zu erhöhen. Von November 2016 bis August 2017 dauerte der darauf folgende, zweite Beobachtungslauf O2, der mit einem wahren Feuerwerk endete: Am 17. August ging zum ersten Mal ein neuer Signaltyp ins Netz, nämlich verschmelzende Neutronensterne. Das war aus zwei Gründen ein fulminanter Erfolg: Erstens haben Neutronensterne viel geringere Massen als Schwarze Löcher, so dass ihr Raumzeitbeben deutlich schwächer ausfällt und entsprechend schwieriger nachzuweisen ist. Zweitens wurde dieses Ereignis auch elektromagnetisch von rund hundert Observatorien weltweit in allen möglichen Wellenlängenbereichen aufgespürt. Es war der Beginn der Multimessenger-Astronomie, die gleichzeitig Informationen über ein kosmisches Objekt über elektromagnetische Wellen und Gravitationswellen empfängt. Astronomen kennen mittlerweile einige dieser Neutronendoppelsterne. Der Erste von ihnen wurde 1974 mit der Arecibo-Radioschüssel entdeckt und heißt
PSR B1916+13 oder kurz nach seinen Entdeckern »Hulse-Taylor-Pulsar«. Einer der Neutronensterne ist radioastronomisch als Pulsar beobachtbar, der andere ist unsichtbar und verrät sich nur durch seine Wirkung auf den Pulsar. Die allmähliche Annäherung der beiden Sternleichen ließ den eindeutigen Schluss zu, dass das Paar Bewegungsenergie durch die Abstrahlung von Gravitationswellen verliert. Das Nobelpreiskomitee würdigte diesen indirekten Nachweis von Einsteins Raumzeitwellen schon im Jahr 1993 ...

Februar 2019

Dieser Artikel ist enthalten in Sterne und Weltraum Februar 2019

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  • Literaturhinweise

The LIGO-Virgo Collaboration: GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs. In: LIGO-P1800307, arXiv:1811.12907

Müller, A.: 10 Dinge, die Sie über Gravitationswellen wissen wollen. Springer, Heidelberg 2017