ESO-Teleskope in Chile beobachten Gravitationswellen

Verschmelzung von zwei Neutronensternen

Diese künstlerische Darstellung zeigt zwei Neutronensterne an dem Punkt, an dem sie verschmelzen und explodieren. Solch ein seltenes Ereignis sollte sowohl Gravitationswellen als auch einen kurzen Gammastrahlenausbruch erzeugen, was am 17. August 2017 beobachtet wurde. Foto: University of Warwick/Mark Garlick
Diese künstlerische Darstellung zeigt zwei Neutronensterne an dem Punkt, an dem sie verschmelzen und explodieren. Solch ein seltenes Ereignis sollte sowohl Gravitationswellen als auch einen kurzen Gammastrahlenausbruch erzeugen, was am 17. August 2017 beobachtet wurde. Foto: University of Warwick/Mark Garlick


Gerade erst wurde der direkte Nachweis von Gravitationswellen mit dem Physik-Nobelpreis gewürdigt. Nun zeichneten Forscher erneut ein spektakuläres Gravitationswellen-Signal auf.

 

Hanford/Livingston/Pisa (dpa) – Astronomen haben erstmals Gravitationswellen von der Kollision zweier Neutronensterne aufgezeichnet. Ebenfalls zum ersten Mal konnten die Folgen eines solchen Ereignisses mit zahlreichen Teleskopen beobachtet werden.

Am 17. August 2017 registrierten die Detektoren der beiden Ligo-Observatorien in den USA und des Virgo-Instruments in Italien rund 100 Sekunden lang winzige Kräuselungen (Wellen) in der Raumzeit. Ein weltweites Netzwerk von Astronomen richtete daraufhin 70 Teleskope auf die Ursprungshimmelsregion. Teleskope der ESO in Chile – darunter das Paranal- und La-Silla-Observatorium – konnten dabei im sichtbaren Licht eine Quelle von Gravitationswellen vermessen.

Zum Hintergrund: Gravitationswellen entstehen etwa, wenn große Objekte im Weltall beschleunigt werden. Am 14. September 2015 konnten die Ligo-Observatorien erstmals die Gravitationswellen von zwei sich umkreisenden Schwarzen Löchern auffangen, die in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung zur Erde verschmolzen waren.

Für den direkten Nachweis der Wellen erhalten die drei US-amerikanischen Forscher Rainer Weiss, Kip Thorne und Barry Barish am 10. Dezember den Nobelpreis 2017 für Physik. An dem ersten Beleg waren Forscher des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik in Hannover und Potsdam maßgeblich beteiligt. Albert Einstein hatte Gravitationswellen vor 100 Jahren in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt, aber selbst bezweifelt, dass man die Wellen tatsächlich eines Tages direkt nachweisen könne.

Doch das gelang nun: Etwa zehn Stunden nach Erfassung der Gravitationswellen entdeckten Astronomen in Chile mit einem Lichtteleskop einen neuen Lichtpunkt bei einer Galaxie im Sternbild Wasserschlange (Hydra). Insgesamt wurden 70 Observatorien auf der Erde und im Weltall auf die Signalquelle in einer Entfernung von etwa 130 Millionen Lichtjahren gerichtet. Genutzt wurde das elektromagnetische Spektrum von der Röntgenstrahlung über ultraviolettes, sichtbares und infrarotes Licht bis hin zu Radiowellen.

In diesem Fall beobachteten die Forscher die Kollision von zwei Neutronensternen. Solche Objekte bleiben übrig, wenn massereiche Sterne am Ende ihrer Entwicklung explodieren. Bei einem Durchmesser von etwa 20 Kilometern besitzen sie das Zweifache der Masse der Sonne oder 700.000 Erdmassen. Ein Teelöffel voll Neutronensternmaterial entspricht der Masse von rund einer Milliarde Tonnen. Ihr Zusammenprall löst Erschütterungen in der Raumzeit aus – die Gravitationswellen.

Die deutsche Sonderbriefmarke «Gravitationswellen» soll laut Finanzministerium ab dem 7. Dezember ausgegeben werden. Abgebildet ist eine Simulation der herausragenden Entdeckung. Foto: Andrea Voß-Acker, Wuppertal/Gravitationswellen © S. Ossokine, A. Buonanno (AEI), SXS, W. Benger (AHM)/dpa
Die deutsche Sonderbriefmarke «Gravitationswellen» soll laut Finanzministerium ab dem 7. Dezember ausgegeben werden. Abgebildet ist eine Simulation der herausragenden Entdeckung. Foto: Andrea Voß-Acker, Wuppertal/Gravitationswellen © S. Ossokine, A. Buonanno (AEI), SXS, W. Benger (AHM)/dpa

Zudem zeigten verschiedene Signale das Vorkommen von Gold, Platin und anderen chemischen Elementen, die schwerer sind als Eisen, in der Umgebung der Kollision an. Die Wissenschaftler sehen dies als Hinweis darauf, dass ein Großteil der schweren Elemente beim Zusammenstoß von Neutronensternen entsteht.

Mit deren Messung von Gravitationswellen hoffen Astronomen noch tiefer ins Universum schauen zu können, möglicherweise sogar bis an den Beginn der Zeit, den Urknall.

 

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