Wissenschaftler modellieren erwartete Signale für "Riesenmikrophone" Gravitationswellen sollen Gamma-Blitze erklären - scinexx | Das Wissensmagazin
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Wissenschaftler modellieren erwartete Signale für "Riesenmikrophone"

Gravitationswellen sollen Gamma-Blitze erklären

Schwarze Löcher in aktiven Galaxienkernen senden energiereiche Strahlung und Plasmajets aus © NASA/JPL

Rätselhafte Wellen und Blitze: Gravitationswellen und Gammastrahlen-Blitze könnten eine gemeinsame Ursache haben. Die gewaltigen Energien beim Verschmelzen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen erzeugen Theorien zufolge beide Phänomene. Wissenschaftler haben nun modelliert, auf welche Art neue Detektoren bei solch einem Ereignis „mithören“ könnten. Wenn dies gelingt, ließen sich beide Rätsel auf einmal lösen, so die Forscher im Fachmagazin „Physical Review Letters“.

Gammastrahlen-Blitze geben Astronomen noch immer Rätsel auf: Die Strahlenausbrüche dauern normalerweise nur wenige Sekunden, aber sie sind die hellsten und hochenergetischsten Ereignisse im Universum. Woher sie stammen, ist jedoch unbekannt. Gängigen Theorien zufolge könnten die grellen Blitze entstehen, wenn zwei Neutronensterne oder ein Neutronenstern und ein schwarzes Loch zusammenstoßen und miteinander verschmelzen.

Aufgerüstete Mikrophone lauschen auf Raumzeit-Verzerrungen

Ein solch gewaltiges Ereignis könnte außerdem ein weiteres astronomisches Phänomen produzieren: Gravitationswellen. Vor beinahe hundert Jahren in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt, konnten diese wellenförmigen Verzerrungen in der Raumzeit bislang nur indirekt nachgewiesen werden.

Im Gegensatz zu elektromagnetischen Signalen, die mit gängigen Teleskopen aufgefangen werden, gleichen Gravitationswellen-Detektoren eher kilometer-großen Mikrophonen: Sie sollen Schwingungen in Bereich von 50 bis 50.000 Hertz auffangen – allerdings handelt es sich nicht um akustische Wellen, sondern Verwerfungen in der Raumzeit selbst. Zwei der größten und empfindlichsten Detektoren zu diesem Zweck, die Anlagen LIGO und VIRGO, werden zur Zeit aufgerüstet, damit sie ab 2015 noch empfindlichere Messungen vornehmen können.

Kostbare, zuvor verborgene Informationen

Wissenschaftler wie Frank Ohme von der Universität Cardiff modellieren jedoch bereits jetzt, was sie mit den hochempfindlichen Messgeräten zu sehen hoffen. Denn um Gravitationswellen tatsächlich nachzuweisen, müssen die Forscher bereits eine Vorstellung davon haben, was die aufgerüsteten Detektoren liefern werden. Ohme erforscht daher, welche exakte Form die erwarteten Signale annehmen werden, wenn Gravitationswellen auf die Detektoren treffen.

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Das Modell von Ohme und seinen Kollegen ermöglicht damit die Suche nach tatsächlichen Gravitationswellen. Diese sollen dann auch dabei helfen, das Rätsel der Gammastrahlen-Blitze zu lösen: „Wenn wir die zu diesen Ereignissen gehörenden Gravitationswellen auffangen, können wir an kostbare Informationen gelangen, die vorher verborgen waren“, erklärt Ohme, „zum Beispiel ob die Kollision eines Sterns und eines Schwarzen Lochs den Ausbruch gezündet hat, und ungefähr wie massereich die Objekte vor dem Zusammenstoß waren.“ (Physical Review Letters, 2014; doi: 10.1103/PhysRevLett.113.151101)

(Cardiff University, 21.11.2014 – AKR)

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