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Erste beobachtete Gravitationswelle

 
 
Am 15.9.2014 ( Event GW150914 ) haben Menschen erstmals den Zusammenstoß zweier Schwarzer Löcher beabachtet.
 
Inzwischen wurden weitere solcher Geschehnisse als Gravitationswelle registriert, aber jene erste Beobachtung des plötzlichen Verschmelzens zweier Himmelskörper war insofern ein wahrer Glücksfall, als dieses Ereignis ein besonders klares, einfach interpretierbares Signal lieferte:
 
 
Die beobachtete Erschütterung des Raumes entstand als Folge des Verschmelzens zweier Schwarzer Löcher, die sich direkt davor mit mehr als halber Lichtgeschwindigkeit spiralartig umkreist hatten: etwa 75 Mal/sec bei nur 350 km Entfernung.
 
Die Masse der beider Löcher — jedes mit einem Durchmesser von etwa 250 bis 300 km — ließ sich zu 29 bzw. 36 Sonnenmassen errechnen, wobei sie verschmolzen zu einem, das dann aber nur 62 Sonnenmassen hatte (so dass 3 Sonnenmassen als Gravitationswellen-Energie abgestrahlt wurden: etwa 50 Mal mehr Energie als sämtliche Sterne des beobachtbaren Universums im selben kurzen Zeitraum an Strahlung abgeben).
 
Damit war Event GW150914 das energiereichste Ereignis, das Menschen je beobachtet haben:

     
    Selbst der ultraleuchtkräftige Gammablitz GRB 110918a, vermutlich die Explosion eines Riesensterns, erreichte nur knapp 1/10 davon.
     
    Noch 8/1000 Sekunden nach dem Zusammenprall vibrierte der neue schwarze Himmelskörper, dann war Ruhe.
     
    Das LIGO-Team konnte aus dem Verlauf des kurzen Signals nicht nur die Masse des finalen Schwarzen Lochs errechnen, sondern auch seinen Spin (= Drehimpuls). Er wird quantifiziert durch eine dimensionslose nicht-negative Zahl kleiner 1 und betrug 0,67 (plus/minus 0,07). Das ist viel, denn es bedeutet, dass das neue Loch mit etwa 2/3 der Lichtgeschwindigkeit rotiert.
     
    Im Grenzfall 1 würde es mit Lichtgeschwindigkeit rotieren, was aber eine unsinnige Aussage wäre, denn es gibt keinen externen Vergleichspunkt oder Maßstab, da der Raum um ein rotierendes Schwarzes Loch herum ja nicht fest ist, sondern mit dessen Rotation gleichermaßen mitgezerrt wird wie zäher Honig beim Umrühren.

 
 
Das Event GW150914 war nicht nur deswegen ein Meilenstein in der Geschichte der Experimentalphysik, weil hier zum ersten Mal Gravitationswellen nachgewiesen werden konnten. Auch das Studium der Quellen dieser Wellen bedeutete großen Erkenntnisgewinn. Die 3 wichtigsten Schlussfolgerungen waren:
     
  • Wir wissen jetzt mit absoluter Sicherheit, dass Schwarze Löcher existieren.
     
  • Auch die Existenz stellarer Schwarzer Löcher mit mehr als 30 Sonnenmassen ist nun Gewissheit.
     
  • Astronomische Modelle, die Vorkommnisse wie das Event GW150914 als sehr unwahrscheinlich erschienen ließen, sind widerlegt.

Insbesondere ist nun klar: Der Bau teurer Detektoren zum Abhören von Gravitationswellen lohnt sich.
 
Steven Hawking gratulierte dem LIGO-Team sofort mit voller Begeisterung, denn er wusste nun: Die Daten passen zu seiner Vorhersage aus 1970, nach der die Oberfläche einer Vereinigung Schwarzer Löcher größer sein muss als die Summe der Oberflächen der in ihm aufgegangenen Schwarzen Löcher.
 
 
 
Quelle: Rüdiger Vaas: Signale der Schwerkraft (2017), S. 70-73


 


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Gravitationswellen


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