Gravitationswellen-Signal könnte erster Nachweis einer ungleichen Kollision sein Kollision von Schwarzem Loch und Neutronenstern? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Kollision von Schwarzem Loch und Neutronenstern?

Gravitationswellen-Signal könnte erster Nachweis einer ungleichen Kollision sein

Kollision
Die LIGO- und Virgo-Detektoren könnten das erste Signal einer Kollision von Schwarzem Loch und Neutronenstern detektiert haben. © ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Spannende Zeiten für Astrophysiker: Die Observatorien LIGO und Virgo haben am 26. April 2019 ein Gravitationswellen-Signal eingefangen, das von einem ungewöhnlichen Ereignis stammen könnte – der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern. Sollte sich dies bestätigen, wäre dies der erste Nachweis einer solchen Kollision ungleicher Partner. Allerdings: Die Signalqualität ist schlecht und die Quelle bisher nicht sicher identifiziert. Etwas sicherer ist dagegen ein Signal vom 25. April – es könnte von der zweiten bekannten Neutronensternkollision stammen.

Nachdem schon Albert Einstein die Existenz von Gravitationswellen vorhersagte, sollte es bis zum ersten Nachweis dieser Erschütterungen der Raumzeit noch 100 Jahre dauern. Doch seither haben Astronomen bereits 14 solcher Ereignisse detektiert, darunter auch die ersten Gravitationswellen einer Neutronenstern-Kollision. Dieses Ereignis war auch das erste, bei dem zusätzlich zu den Gravitationswellen die elektromagnetische Strahlung des Ereignisses eingefangen wurde.

Todestanz ungleicher Partner

Doch ein theoretisch vorhergesagter Fall fehlte bisher noch: die Kollision eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern. Diese Verschmelzung ungleicher Partner kommt zustande, wenn ein Doppelsternsystem aus einem sehr massereichen Stern und einem etwas leichteren Partner das Ende seines Lebenszyklus erreicht. Während der schwerere Stern in einer Supernova zum Schwarzen Loch wird, reicht es für den leichteren Partner „nur“ zum Neutronenstern. Sind ihre Orbits eng genug, kann es zu einer Annäherung und schließlich Verschmelzung kommen.

Das Signal einer solchen Kollision ungleicher Partner könnten die LIGO- und Virgo-Detektoren nun erstmals aufgefangen haben. Die Gravitationswellen des #S190426c getauften Ereignisses trafen am 26. April 2019 um 17:22 Uhr unserer Zeit ein. Die Form der Wellen jedoch war ungewöhnlich – und ließ auf einen Kandidaten für eine Kollision von Schwarzem Loch und Neutronenstern schließen, wie die LIGO-Kollaboration twitterte:

Quelle noch unsicher

Allerdings: Die Qualität des Gravitationswellen-Signals ist relativ schlecht, so dass die Forscher bisher nicht mit Sicherheit sagen können, was genau dahintersteckt. „Die Signifikanz ist deutlich geringer als bei vielen vorherigen Ereignissen“, betont Chad Hanna von der LIGO-Kollaboration gegenüber Nature News. Dennoch hält er es für durchaus möglich, dass #S190426c aus einer solchen ungleichen Kollision stammen könnte. Falls nicht, käme auch eine Neutronensternkollision in Frage.

Sollte dieses Kandidaten-Signal tatsächlich auf ein kosmisches Ereignis und nicht bloß irdische Störsignale zurückgehen, dann liegt seine wahrscheinliche Quelle rund 1,2 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt in der nördlichen Himmelshemisphäre, wie die Forscher berichten. Auf Basis dieser Informationen suchen Astronomen weltweit bereits den Ausgangsort dieser Gravitationswellen mit Teleskopen ab, um mögliche elektromagnetische Strahlung eines Kollisions-Ereignisses einzufangen.

Neutronenstern-kollision
Kollision zweier Neutronensterne. © Robin Dienel/ Carnegie Institution for Science

Signal einer zweiten Neutronensternkollision

Doch dessen nicht genug, haben der LIGO-Detektor in Livingstone und der Virgo-Detektor in Italien einen Tag vor diesem ungewöhnlichen Signal noch ein besonderes Ereignis detektiert: Gravitationswellen, die höchstwahrscheinlich von einer Neutronensternkollision stammen. Es wäre erst die zweite nachgewiesenen Kollision dieser Art. Die Wellen des #S190425z getauften Ereignisses liefen am 25. April 2019 um 10:18 unserer Zeit bei den Detektoren ein.

Die Astronomen schätzen, dass diese Kollision rund 500 Millionen Lichtjahre von uns entfernt stattfand. Weil jedoch zum Empfangszeitpunkt einer der LIGO-Detektoren offline war, ließ sich der Ursprung dieser Signale zunächst nur grob einengen. Dennoch fahnden Astronomen weltweit seither nach dem Strahlungsausbruch, den diese Neutronensternkollision verursacht haben müsste. „Eine aufregende (und schlaflose) Nacht für viele Astronomen rund um den Globus“, twitterte die LIGO-Kollaboration.

Quelle: Nature News, LIGO Kollaboration

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