Gravitationswellen & Schwarze Löcher im Blick

Simulation des Gravitationswellen-Ereignisses GW151226. Credit: S. Ossokine, A. Buonanno, T. Dietrich, R. Haas (MPI für Gravitationsphysik), Simulating eXtreme Spacetime Projekt

Erneut ein Paukenschlag im Universum: Zwei Schwerkraftmonster waren kollidiert und hatten dabei die berühmten Wellen geschlagen. Dieser kürzlich erfolgte zweite Nachweis von Gravitationswellen befeuert nun die Erforschung der Schwarzen Löcher. Darüber berichtet der bdw-Astronomie-Experte Rüdiger Vaas im dreiteiligen Titelthema der September-Ausgabe von bild der wissenschaft.

Es wurde als Revolution in der Astrophysik gefeiert: Am 11. Februar 2016 gaben Forscher bekannt, dass sie erstmals gemessen haben, was Albert Einstein vor 100 Jahren theoretisch beschrieben hatte: Gravitationswellen. Das Signal mit der Bezeichnung GW150914 stammte von der Kollision zweier Schwarzer Löcher in einer Entfernung von rund 1,3 Milliarden Lichtjahren. Die entstandenen Gravitationswellen erzeugten winzige Dehnungen und Stauchungen der Raumzeit. Das "Laser ­Interferometer Gravitational-Wave Observatory" (LIGO) konnte diese feinen Effekte erfassen. Im Juni 2016 vermeldeten Astronomen dann erneut den Nachweis einer solchen "Kräuselung" der Raumzeit, über die Rüdiger Vaas nun in bdw detailliert berichtet.

Kosmisches Requiem mit Paukenschlag

Mit seiner faszinierenden Sensibilität hat LIGO diese Gravitationswellen am 26. Dezember 2015 "gespürt". Das Signal GW151226 war den Astronomen zufolge entstanden, als in rund 1,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung zwei Schwarze Löcher kollidierten und mitein­ander verschmolzen. Als dabei die gewaltige Energie von einer Sonnenmasse freigesetzt wurde, erschütterte dies die Raumzeit. Möglicherweise hat LIGO auch noch ein drittes Gravitationswellen-Signal aufgespürt, wie Vaas berichtet.

Er verdeutlicht die Bedeutung der neuen Ergebnisse und lässt dazu beteiligte Astronomen zu Wort kommen. Es wird klar, dass die Technik zum Nachweis der Raumzeit-Beben tatsächlich funktioniert - es scheint die neue Zeit der Gravitationswellenastronomie angebrochen zu sein. Und nicht zuletzt ist festzustellen: Die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins hat erneut ­eine harte Bewährungsprobe glänzend bestanden.

Aus dem neuen Nachweis geht zudem eine weitere wichtige Botschaft hervor: Im Weltall wimmelt es offenbar von Schwarzen Löchern. Jetzt können Astrophysiker die Schwerkraftmonster auf neue Weise erforschen und sich ihrer spannenden Entstehungsgeschichte widmen. Mit diesem Thema befasst sich der zweite Teil der Titelgeschichte in bdw. Konkret geht es dabei auch um die Frage, wie Doppelsysteme aus Schwarzen Löchern entstehen. Rüdiger Vaas berichtet über die unterschiedlichen Modelle und Erklärungsansätze, die dazu momentan diskutiert werden.

Abgerundet wird das Titelthema von einem Interview mit Alessandra Buonanno, Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam-Golm. Von ihr stammen grundlegende Analysen zu den Gravitationswellensignalen kollidierender Schwarzer Löcher. Sie verdeutlicht den hohen Stellenwert der neuen Erkenntnissen und gibt Einblicke in ihre Sichtweise zu konkreten Fragen im Zusammenhang mit ihrer Forschung. Abschließend sagt Buonanno: "Ich hoffe, die Menschen nehmen wahr, wie spektakulär es ist, was wir mit LIGO beobachten. Es ist unglaublich, wie viel sich mithilfe der Gesetze der fundamentalen Physik und Gravitation über unser Universum lernen lässt".

Die Titelgeschichte "Schwarze Löcher" finden Sie nun in der Septemberausgabe der Zeitschrift bild der wissenschaft, die ab dem 23. August im Handel erhältlich ist.

Rüdiger Vaas ist Astronomie- und Physik-Redakteur von bild der wissenschaft. Im Kosmos-Verlag hat er nun eine stark erweiterte und aktualisierte Neuausgabe seines Buchs „Jenseits von Einsteins Universum" veröffentlicht, das auf 80 Seiten die sensationelle Erforschung der Gravitationswellen nacherzählt.

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