Eine künstlerische Darstellung von Gravitationswellen | Bild: songsnoire
Schwarze Löcher, Neutronensterne und Gravitationswellen gehören zu den spannendsten Phänomenen im Universum. Jetzt haben Forschende eine Entdeckung gemacht, die alle drei beinhalten könnte.Gravitationswellen sind Dehnungen und Stauchungen in der Raumzeit, die von extremen Ereignissen wie der Verschmelzung Schwarzer Löcher oder einer Supernova verursacht werden. Die erste Messung von Gravitationswellen 2015 war ein solcher Meilenstein für die Forschung, dass die drei verantwortlichen Wissenschaftler dafür den Physiknobelpreis bekamen. Alle Gravitationswellen, die seitdem gemessen wurden, waren entweder durch die Verschmelzung Schwarzer Löcher oder die Kollisionen zweier Neutronensternen entstanden. Bis jetzt. Wahrscheinlich.
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Am 14. August machten das US-amerikanische Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) und sein italienisches Pendant Virgo die Messung S190814bv. Aufgrund ihrer Eigenschaften gehen die Forschenden mit 99-prozentiger Wahrscheinlichkeit davon aus, dass es sich dabei um Gravitationswellen handelt, die durch einen Zusammenstoß zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern verursacht wurden."Wir haben noch nie einen Neutronenstern und ein Schwarzes Loch zusammen entdeckt", sagte Ryan Foley per Telefon. Foley ist Astronom an der UC Santa Cruz. "Wenn sich das als richtig herausstellt, haben wir eine neue Art von Sternsystem gefunden. So fundamental ist das."Schwarze Löcher und Neutronensterne sind die Überreste von massereichen Sternen, die in einer Supernova explodiert und zu stellaren Leichen kollabiert sind. Extrem massereiche Sterne ab etwa 40 Sonnenmassen werden zu Schwarzen Löchern. Ein Schwarzes Loch verschlingt alles, was seinen äußeren Rand, den Ereignishorizont, überschreitet. Auch Licht. Aus diesem Grund ist das Verschmelzen von zwei Schwarzen Löchern für Beobachtungsmethoden, die auf Licht basieren, fast unsichtbar. Die Gravitationswellen-Astronomie hat das geändert.Weniger massereiche Sterne zwischen acht und fünfundzwanzig Sonnenmassen kollabieren zu Neutronensternen. Diese könne man sich laut Foley "wie ein Atom vorstellen, das mehrere Sonnenmassen umfasst". Diese zwischen 1,2 und zwei Sonnenmassen sind beim Neutronenstern zusammengequetscht in einer Kugel mit zehn bis zwanzig Kilometern Durchmesser. Das macht diese Objekte superdicht und extrem heiß.Im Gegensatz zur Verschmelzung Schwarzer Löcher produziert die Kollision von Neutronensternen eine Menge Licht. Als 2017 Gravitationswellen eines solchen Zusammenstoßes gemessen wurde, konnten Forschende in den Tagen danach helle Emissionen von dem Ereignis bestimmen – das sogenannte optische Gegenstück. Diese Entdeckung markierte den Beginn der sogenannten "Multi-Messenger-Astronomie", bei der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene Signalquellen einsetzen, um astronomische Objekte zu untersuchen.Foley war Teil des Teams, das das erste optische Gegenstück ausfindig machte. Er und seine Kollegen suchen jetzt den Himmel mit Teleskopen nach Licht ab, das von diesem möglichen Zusammenstoß stammt."Wir haben zwei Jahre darauf gewartet, die Leute sind also wirklich bereit", sagte er. "Das Sternsystem mit einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern ist besonders interessant, weil wir einen solchen Fall bislang noch nicht beobachtet haben. Wir können eine Menge interessanter Dinge erfahren, wenn wir es finden."
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Am 14. August machten das US-amerikanische Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) und sein italienisches Pendant Virgo die Messung S190814bv. Aufgrund ihrer Eigenschaften gehen die Forschenden mit 99-prozentiger Wahrscheinlichkeit davon aus, dass es sich dabei um Gravitationswellen handelt, die durch einen Zusammenstoß zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern verursacht wurden."Wir haben noch nie einen Neutronenstern und ein Schwarzes Loch zusammen entdeckt", sagte Ryan Foley per Telefon. Foley ist Astronom an der UC Santa Cruz. "Wenn sich das als richtig herausstellt, haben wir eine neue Art von Sternsystem gefunden. So fundamental ist das."Schwarze Löcher und Neutronensterne sind die Überreste von massereichen Sternen, die in einer Supernova explodiert und zu stellaren Leichen kollabiert sind. Extrem massereiche Sterne ab etwa 40 Sonnenmassen werden zu Schwarzen Löchern. Ein Schwarzes Loch verschlingt alles, was seinen äußeren Rand, den Ereignishorizont, überschreitet. Auch Licht. Aus diesem Grund ist das Verschmelzen von zwei Schwarzen Löchern für Beobachtungsmethoden, die auf Licht basieren, fast unsichtbar. Die Gravitationswellen-Astronomie hat das geändert.Weniger massereiche Sterne zwischen acht und fünfundzwanzig Sonnenmassen kollabieren zu Neutronensternen. Diese könne man sich laut Foley "wie ein Atom vorstellen, das mehrere Sonnenmassen umfasst". Diese zwischen 1,2 und zwei Sonnenmassen sind beim Neutronenstern zusammengequetscht in einer Kugel mit zehn bis zwanzig Kilometern Durchmesser. Das macht diese Objekte superdicht und extrem heiß.
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Wenn das Team innerhalb der kommenden Wochen das Licht des Ereignisses ausfindig macht, könnte es beobachten, was passiert, wenn ein Schwarzes Loch einen Neutronenstern verschlingt und dabei seine Eingeweide im Raum verteilt. Das würde den Forschenden einen einmaligen Einblick in die exotischen Eigenschaften dieser extremen astronomischen Objekte ermöglichen. Daraus ließen sich neue Erkenntnisse über alles Mögliche gewinnen – von der Teilchenphysik bis zur Expansionsrate des Universums."Der Aufbau von Neutronensternen kann uns zeigen, wie Atome aufgebaut sind", so Foley. "Das ist fundamental für alles, was uns umgibt."Folge VICE auf Facebook, Instagram und Snapchat.