Ein führendes Gravitationswellen-Observatorium hat vor Kurzem Wellen in der Raumzeit entdeckt, die laut Wissenschaftlern durch die Kollision eines toten, superdichten Sternenüberrests mit einem unbekannten Objekt entstanden sind.
Der Sternenüberrest ist ein sogenannter Neutronenstern. Er ist das, was übrig bleibt, wenn ein heißer, massereicher Stern kollabiert und nur einen dichten Kern zurücklässt. Neutronensterne gehören zu den dichtesten Objekten im Universum und verfügen über intensive Gravitationsfelder – allerdings nicht so intensiv wie Schwarze Löcher, deren Schwerkraft so stark ist, dass nicht einmal Licht ihren Ereignishorizonten entkommen kann.
Diese beiden kosmischen Giganten tanzen und rasen durch das Universum. Die erste Bestätigung einer beobachteten Verschmelzung eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch wurde durchgeführt. hergestellt im Jahr 2021. Ihre Wechselwirkungen erzeugen Gravitationswellen – buchstäblich Dehnungen und Stauchungen der Raumzeit – die von Observatorien wie der LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration erkannt werden, die im Herz der neuesten Forschung steht.
LIGO-Virgo-KAGRA entdeckte im Mai 2023 ein Gravitationswellensignal, nur Tage nach der Observatorium nimmt Betrieb auf nach einigen Upgrades, die die Menge des Rauschens im Detektor reduzierten und seine Empfindlichkeit für subtile Störungen der Raumzeit verbesserten.
Das einzigartige Gravitationswellensignal legte 650 Millionen Lichtjahre zurück, um zum LIGO-Livingston-Observatorium in Louisiana zu gelangen. Die Forscher stellten fest, dass das Signal durch die Verschmelzung zweier Objekte entstand. Eines der Objekte hatte zwischen 1,2 und 2,0 Mal die Masse unserer Sonne, das andere etwa 2,5 bis 4,5 Mal die Masse der Sonne. Das Signal wird GW230529_181500 oder kurz GW230529 genannt.
Bei ersterem Objekt handelt sich wahrscheinlich um einen Neutronenstern, so schloss das Astrophysikerteam. Das größere Objekt ist jedoch massereicher als alle bekannten Neutronensterne, was darauf hinweist, dass es ein winzig kleines Schwarzes Loch sein könnte. Ihr Forschungspapier zu dem Signal und seinem wahrscheinlichen Ursprung ist derzeit gehostet auf der LIGO-Website.
Das unbekannte Objekt nimmt die scheinbare Massenlücke zwischen dem schwersten bekannten Neutronenstern und dem leichtesten Schwarzen Loch ein. Eine genauere Untersuchung der Kollision wird zeigen, ob es sich bei dem unbekannten Objekt um ein Schwarzes Loch mit geringer Masse handelt, wie das Team vermutet, oder um etwas anderes.
Die Entdeckung „zeigt, dass es möglicherweise eine höhere Rate an ähnlichen Kollisionen zwischen Neutronensternen und massearmen Schwarzen Löchern gibt, als wir bisher dachten“, sagte Jess McIver, Astronom an der University of British Columbia und stellvertretender Sprecher der LIGO Scientific Collaboration, in einer Kollaboration. freigeben.
In der Pressemitteilung wurde darauf hingewiesen, dass bei fast 200 Messungen der Masse kompakter Objekte nur bei einer weiteren Verschmelzung ein Objekt in der scheinbaren Massenlücke beteiligt war, und zwar die Verschmelzung mit einem Schwarzen Loch. (Für Gravitationswellenkenner: Bei diesem Signal handelte es sich um GW190814.) Bei der jüngsten Beobachtung handelt es sich jedoch um die erste zwischen einem Objekt mit Massenlücke und einem Neutronenstern.
Der vierte Beobachtungslauf von LIGO-Virgo-KAGRA wird am 10. April neu gestartet und ohne geplante Unterbrechungen bis Februar 2025 fortgesetzt. Bis dahin rechnet die Kollaboration damit, mehr als 200 Gravitationswellensignale beobachtet zu haben.
Es waren produktive Jahre für das Verständnis des Gravitationsuniversums, und es stehen noch spannendere Dinge bevor. Letztes Jahr haben eine Handvoll Konsortien zur Pulsar-Zeitmessung unabhängig die ersten Anzeichen einer Gravitationswellen-Hintergrundstrahlung bestätigt– das ständige Murmeln von Gravitationswellen im gesamten Universum, von dem sie glauben, dass es durch den Tanz supermassiver Doppelsterne Schwarzer Löcher entsteht.
Anfang dieses Jahres ESA hat Pläne für LISA formell angenommen, ein weltraumgestütztes Gravitationswellen-Observatorium. LISA würde aus drei Raumfahrzeugen bestehen, die in einer dreieckigen Formation durch den Weltraum kreisen. LISA würde auf Gravitationswellen lauschen, und zwar ohne das auf der Erde auftretende Rauschen, das die von LIGO-Virgo-KAGRA gesammelten Daten stören könnte.
Es gibt noch 80 signifikante Signalkandidaten aus der ersten Hälfte der Beobachtungsläufe, die das Team durchgehen muss. Dem Gravitationsuniversum stehen also stürmische Tage vor uns.
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