Gravitationswellen: Detektoren finden deutlich mehr Signale

In der dritten Messphase im Sommer 2019 haben die Gravitationswellen-Detektoren gleich Dutzende davon registriert. Es gibt keinen Hinweis auf eine neue Physik.

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Vergleich der beobachteten Kollissionen mit einigen ausgewählten Neutronensternen (gelb) und Schwarzen Löchern (lila), die im elektromagnetischen Spektrum beobachtet wurden.

(Bild: LIGO-Virgo-Kollaboration / Frank Elavsky, Aaron Geller / Northwestern)

Von
  • Martin Holland

Die Gravitationswellendetektoren finden immer mehr Signale und haben in der dritten Messphase im vergangenen Jahr im Schnitt alle fünf Tage ein Ereignis registriert. Die stammten mehrheitlich von Verschmelzungen zweier Schwarzer Löcher.

Das geht aus den nun veröffentlichten Daten zu Dutzenden bislang nicht astrophysikalisch eingeordneten Gravitationswellen hervor, die zwischen dem 1. April 2019 und dem 1. Oktober 2019 von den Detektoren LIGO und Virgo registriert wurden. In einer begleitenden Publikation wird außerdem ausgewertet, inwieweit die Signale mit der Allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmen. Demnach finden sich keine Hinweise auf eine neue Physik.

Aus Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie geht hervor, dass Gravitation eine Eigenschaft des Raums ist, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Werden außergewöhnlich massereiche Körper extrem beschleunigt, erzeugen sie der Theorie zufolge Gravitationswellen, die das Gefüge des Raums verformen – selbst bei großen Massen aber nur minimal. Um die äußerst kleinen Verformungen des Raums nachzuweisen, braucht es hochpräzise Messgeräte in einer speziellen Anordnung. Seit einigen Jahren sind mit den Detektoren der LIGO- und Virgo-Kollaboration solche Geräte vorhanden und finden immer wieder die Spuren von extremen Ereignissen, die solche Gravitationswellen auslösen.

Nachdem einige besonders außergewöhnliche Gravitationswellen aus der dritten Messphase und die Schlussfolgerungen zu ihrem Ursprung bereits öffentlich gemacht wurden, folgt nun die gesammelte Veröffentlichung mehrerer Daten. Insgesamt seien damit nun 50 Gravitationswellen bestätigt, die übergroße Mehrheit (insgesamt 39) davon im dritten Lauf der Messungen Mitte 2019. Die stark anwachsende Zahl von Funden habe ihre Ursache in Nachrüstungen und Verbesserungen der beiden LIGO-Detektoren und des Virgo-Detektors, erklärt Karsten Danzmann vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik. Nicht nur würden dadurch größere Bereiche des Himmels abgedeckt, auch die Verarbeitung und Kalibrierung der Rohdaten sei verbessert worden.

Die meisten der nun öffentlich vorgestellten Gravitationswellen haben ihren Ursprung in bereits recht gewöhnlichen Verschmelzungen zweier Schwarzer Löcher, erklären die Forscher. Aber auch hier reiche die Bandbreite von vergleichsweise kleinen Objekten zu riesigen. Einige Signale seien aber außergewöhnlich – etwa die Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit einem mysteriösen, deutlich leichteren Objekt oder die massereichste Verschmelzung. Insgesamt seien 26 der Gravitationswellen so schnell entdeckt worden, dass öffentliche Alarme ausgegeben wurden, um Folgebeobachtungen vorzunehmen. Bei sieben weiteren Alarmen habe sich nachträglich herausgestellt, dass es doch keine Gravitationswellen gegeben hatte. 13 weitere Ereignisse seien erst bei einer nachträglichen Analyse der Daten entdeckt worden.

(mho)