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Kosmische Kollisionen: 39 neue Gravitationswellen-Signale

Botschaften aus dem dunklen Universum: Kollidierende Schwarze Löcher sind inzwischen Routine. Einige Ereignisse aus dem neuen Gravitationswellen-Katalog stechen dennoch heraus.
Konzentrischer Wellenzug, der aus Punkten aufgebaut ist.

In den sechs Monaten nach dem ersten 1. April 2019 haben die Arbeitsgruppen der LIGO-und VIRGO-Detektoren insgesamt 39 neue Kollisionen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen registriert. Das geht aus dem aktualisierten Katalog GWTC-2 (Gravitational-Wave Transient Catalog 2) hervor, in dem nun alle 50 bisher gemessenen Gravitationswellen-Signale aufgeführt sind. Der Katalog enthält neben den Signalen selbst auch Details über ihren wahrscheinlichen Ursprung sowie darüber, ob die gemessenen Signale mit der allgemeinen Relativitätstheorie vereinbar sind.

Laut den Forschern ist Letzteres bei allen Gravitationswellen-Ereignissen der Fall. Nicht alle der nun publizierten Ereignisse sind neu; mehrere der Signale waren so bemerkenswert, dass sie direkt nach der Entdeckung der Öffentlichkeit vorgestellt wurden. So zum Beispiel eine Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit sehr unterschiedlichen Massen und zwei kollidierende Neutronensterne, die jedoch anders als ein vergleichbares Ereignis aus dem Jahr 2017 von keinem sichtbaren Gammablitz begleitet wurden.

Unter den bislang unveröffentlichten Ereignissen sind zwei weitere eventuell bemerkenswerte Entdeckungen. Das recht schwache Signal GW190426_152155 könne womöglich von der Verschmelzung eines stellaren Schwarzen Loches von nur sechs Sonnenmassen mit einem Neutronenstern stammen, heißt es in einer Presseaussendung des Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. Wegen der geringen Signalstärke blieben aber Zweifel an dieser Interpretation bestehen.

Beim Ereignis GW190924_021846 ist dagegen klar, dass es sich um die Verschmelzung der beiden leichtesten bisher beobachteten Schwarzen Löcher handelt. Sie hatten demnach sechs und neun Sonnenmassen. Neben den 39 bestätigten Signalen detektierten LIGO und VIRGO sieben weitere Kandidaten, die sich nach der Überprüfung nicht als Gravitationswellen-Signale bestätigten.

Die Beobachtungen stammen aus dem ersten halben Jahr des gemeinsamen Beobachtungslaufes O3 der LIGO- und VIRGO-Detektoren. Zuvor waren die zwei US-Observatorien von LIGO und ihr etwas kleineres europäisches Pendant VIRGO mit verbesserten Spiegeln und Lasern ausgestattet worden. Die Anlagen weisen Gravitationswellen durch Interferenz zweier senkrecht zueinander verlaufender Laserstrahlen nach, deren Laufzeiten sich beim Durchqueren einer Gravitationswelle minimal verändern. Anhand der bisherigen Erfahrungen optimierten die Arbeitsgruppen auch, wie die Rohsignale verarbeitet und analysiert werden. In der zweiten Hälfte der O3-Beobachtungskampagne ab dem 1. November 2019 identifizierten LIGO und Virgo bereits 23 weitere mögliche Ereignisse – der Gravitationswellen-Katalog wird also in absehbarer Zeit noch weiterwachsen.

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