Astronomen entdecken Rekordzahl von Gravitationswellen

Wissenschaftler haben die Entdeckung von 35 Gravitationswellensignalen bekannt gegeben, womit sich die Gesamtzahl ähnlicher Entdeckungen auf 90 erhöht. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, einige der komplexesten Rätsel des Universums zu lösen und mehr Licht auf seine Entwicklung sowie das Leben und Sterben von Sternen zu werfen.

Die ersten Gravitationswellen wurden im September 2015 aufgezeichnet, obwohl die Entdeckung erst im Februar 2016 bekannt gegeben wurde, da die Analyse der Daten und die Überprüfung, ob es sich tatsächlich um Gravitationswellen handelt, einige Zeit in Anspruch nahm. Seitdem wurden Dutzende von ähnlichen Entdeckungen bestätigt. Jetzt haben Wissenschaftler weitere "Raum-Zeit-Falten" entdeckt. Zwischen November 2019 und März 2020 registrierten die Interferometer LIGO und Virgo bis zu 35 Gravitationswellensignale. Die Ergebnisse können in der Preprint-Datenbank ArXiv eingesehen werden.
Gravitationswellen-Tsunamis

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Die neuen Entdeckungen stammen aus kosmischen Ereignissen, die meist Milliarden von Lichtjahren entfernt sind. Diese 35 neuen Ereignisse decken den gesamten Massenbereich der Gravitationswellenquellen ab. 32 der 35 aufgezeichneten Signale stammen nach Ansicht der Wissenschaftler höchstwahrscheinlich von Kollisionen mit Schwarzen Löchern. Zwei wurden mit dem selteneren Ereignis einer Kollision zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern in Verbindung gebracht. Was den letzten Fall betrifft, so sind sich die Forscher nicht sicher, welche Art von Objekt die Gravitationswellen genau ausgelöst hat, aber höchstwahrscheinlich war es ein extrem kleines schwarzes Loch.

Die neuen Erkenntnisse bedeuten, dass die Wissenschaftler seit 2015 insgesamt 90 Gravitationswellensignale aufgezeichnet haben.

Die Kollision so massereicher Objekte wie schwarzer Löcher und Neutronensterne sendet Gravitationswellen in den Weltraum, ähnlich den Wellen, die entstehen, wenn ein Stein in einen See geworfen wird. Astronomen können diese "Raum-Zeit-Falten" analysieren, um die Eigenschaften der Objekte zu bestimmen, die sie verursacht haben. Bei einem der entdeckten Ereignisse kollidierte beispielsweise ein schwarzes Loch mit einer Masse von 87 Sonnenmassen mit einem schwarzen Loch mit einer Masse von 61 Sonnenmassen. Das Ergebnis war ein Objekt mit einer Masse von 141 Sonnenmassen.


Professor Susan Scott von der Australian National University (ANU) bestätigte, dass die jüngsten Entdeckungen einen wahren "Tsunami" darstellen und "einen großen Schritt vorwärts in unserem Bestreben, die Geheimnisse der Evolution des Universums zu entschlüsseln". - Mit diesen Entdeckungen hat sich die Zahl der von LIGO und Virgo entdeckten Gravitationswellen seit Beginn der Beobachtungen verzehnfacht. Wir haben 35 Ereignisse entdeckt. Dies ist eine riesige Zahl. Während unserer ersten Beobachtungskampagne, die 2015-2016 vier Monate dauerte, haben wir nur drei Entdeckungen gemacht, betont der Wissenschaftler. - Dies ist wirklich eine neue Ära bei der Entdeckung von Gravitationswellen. Die neuen Erkenntnisse enthüllen eine Menge Informationen über das Leben und Sterben von Sternen im Universum, fügte sie hinzu.

Neue Möglichkeiten

Aber da ist noch etwas anderes. Wenn die massereichsten Sterne sterben, kollabieren sie unter ihrer eigenen Schwerkraft und hinterlassen schwarze Löcher. Wenn etwas weniger massereiche Sterne sterben, explodieren sie in Supernovae und hinterlassen dichte, tote Trümmer, die Neutronensterne genannt werden. Seit Jahren versuchen die Astronomen, das Rätsel des Massenunterschieds zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern zu lösen. Der schwerste bekannte Neutronenstern hat nicht mehr als 2,5 Massen unserer Sonne, während das leichteste bekannte schwarze Loch etwa 5 Sonnenmassen hat. Bleibt die Frage: Gibt es etwas mit einer Masse zwischen 2,5 und etwa 5 Massen unserer Sonne?

In den jüngsten Entdeckungen gibt es Ereignisse, die die Lücke in den Massen der beobachteten Schwarzen Löcher zu füllen scheinen. In einem dieser Fälle, so die Forscher, kam es zu Kollisionen zwischen einem Objekt mit einer Masse von 2,8 Sonnenmassen. Die Astronomen kamen zu dem Schluss, dass es sich wahrscheinlich um ein sehr kleines Schwarzes Loch handelt, obwohl sie einen sehr schweren Neutronenstern nicht ausschließen können. Eine weitere äußerst interessante Entdeckung ist ein Signal, das auf eine Kollision zwischen einem Schwarzen Loch von 33 Sonnenmassen und einem sehr kleinen Neutronenstern von etwa 1,17 Sonnenmassen hinweist. Er ist einer der massearmsten Neutronensterne, die je beobachtet wurden.

Die Wissenschaftler fragen sich, ob die Systeme, aus denen die Gravitationswellen stammen, als Doppelsternsysteme entstanden sind, die ihren Lebenszyklus gemeinsam durchliefen und schließlich zu schwarzen Löchern wurden. Oder wurden zwei schwarze Löcher in eine hochdynamische Umgebung wie das Zentrum einer Galaxie geschoben?

- Wir fangen gerade erst an, die wunderbare Vielfalt von Schwarzen Löchern und Neutronensternen zu schätzen", sagt Christopher Berry von der Universität Glasgow in Großbritannien. - Unsere jüngsten Ergebnisse zeigen, dass es sie in vielen Größen und Kombinationen gibt. Wir haben einige alte Rätsel gelöst, aber auch neue entdeckt. Mit diesen Beobachtungen sind wir dem Geheimnis der Entstehung von Sternen, den Bausteinen unseres Universums, einen Schritt näher gekommen", fügte er hinzu.