Kollision von Schwarzen Löchern und Beginn der Gravitationsastronomie

Kollision von Schwarzen Löchern und Beginn der Gravitationsastronomie

Neue Simulationen von Energiekollisionen im Universum ermöglichen es Astrophysikern, das Prinzip der Erzeugung von Gravitationswellen besser zu verstehen. Dies ist vielleicht die aufregendste Gelegenheit, in die Zukunft der himmlischen Welt zu blicken und zu verstehen, was als nächstes passieren wird.

Das Verschmelzen von Schwarzen Löchern gilt als das epochalste Ereignis, das das Universum seit dem Urknall vor mehr als 14 Milliarden Jahren erlebt hat. Dieses Ereignis tritt auf, wenn zwei (oder mehr) Schwarze Löcher durch ihre gegenseitigen Gravitationsfelder gefangen werden, danach kollidieren sie und verschmelzen zu einem Ganzen. Theoretisch kann die Energie, die während ihrer Verschmelzung erzeugt wird, einen sehr spezifischen Ausstoß einer Gravitationswelle erzeugen, deren Modellierung das Hauptziel der Wissenschaftler ist.

Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie entstehen Gravitationswellen durch die Beschleunigung zweier massereicher Objekte im freien Raum, die die Wissenschaft jedoch noch nicht direkt beobachten kann. Indirekt kann man, um ihren Einfluss zu sehen, nur die Bewegung der weißen Zwerge beobachten (zum Beispiel im Orbit voneinander). Mit der Zeit nimmt der Radius ihrer Umlaufbahnen ab und die Energie geht verloren, woraufhin Gravitationswellen emittieren.

Obwohl wir eine ziemlich gute Vorstellung von ihren Eigenschaften haben, sind Gravitationswellen bekanntlich sehr schwer zu erkennen, aber dank neuer Forschungen könnte dies möglich werden, und der Zusammenfluss von Schwarzen Löchern ist der Schlüssel dazu. "Die Beschleunigung der Elektronenladung wird durch elektromagnetische Strahlung erzeugt, einschließlich Lichtwellen, die für uns sichtbar sind", sagte Michael Kesden, Wissenschaftler an der Universität von Texas, in einer Pressemitteilung. "Ähnlich verhält es sich mit der Beschleunigung der Masse, deren Gravitationswellen mehr als sichtbar sein werden, wie das Licht bei Elektronen."

Michael Kesden ist der Hauptautor einer neuen Studie zum Verschmelzungsprozess von Schwarzen Löchern, die in Physical Review Letters veröffentlicht wurde.

"Die Verwendung von Gravitationswellen als Beobachtungsinstrument ermöglicht es Ihnen, fast alles über die Eigenschaften von Schwarzen Löchern zu lernen, die seit Milliarden von Jahren bestehen und sogar wie sie entstanden sind", fügte David Gerosa, Wissenschaftler und Mitautor dieses Projekts, der Pressemitteilung hinzu. . "Dies sind äußerst wichtige Daten, die den Entwicklungsprozess des Universums vollständig verstehen werden."

Derzeit befinden sich mehrere ähnliche Projekte in der Umsetzungsphase. Es ist anzumerken, dass die bekanntesten Observatorien, die mit einem Laser-Gravitationswellen-Interferometer (LIGO) ausgestattet sind, nur zwei Konkurrenten in Louisiana und Washington sind.

Mit hochpräzisen Lasern von der Größe eines 4 Kilometer langen Tunnels können Sie den Verlauf der Gravitationswellen durch unseren Planeten scannen. Derzeit wird LIGO aktiv aufgewertet, um seine Empfindlichkeit zu erhöhen. Darüber hinaus werden auch in Europa LIGO-Analoga hergestellt. Das Projekt wurde "VIRGO" genannt und hat die gleiche Mission wie die amerikanischen Prototypen. "Wir haben uns entschlossen, mit Hilfe von LIGO die Eigenschaften von Gravitationswellen vorherzusagen, die amerikanische Wissenschaftler erwarten", sagte Ulrich Sterhak, Mitautor des Projekts "GIRL", Absolvent der University of Cambridge. "Wir freuen uns auf die Ergebnisse unserer Experimente, um sie mit denen zu vergleichen, die mit LIGO erhalten werden", fügte er hinzu.

Die Forscher haben die Simulation speziell auf den Prozess des Anziehens von zwei Schwarzen Löchern und auf die Art und Weise, wie sie sich umeinander drehen, ausgerichtet.

"Mit Hilfe der vorhandenen Technologien können wir ein Computermodell dieses Prozesses erstellen und die gesamte Entwicklung der Schwarzen Löcher (die in Echtzeit Milliarden von Jahren dauern würde) in nur wenigen Sekunden verfolgen", fuhr Kesden mit seinem Vortrag fort. "Dies ist jedoch nicht nur ein beschleunigter Ablauf, es gibt solche Dinge, die wir einfach nicht auf andere Weise erkennen können."

Die Forscher hoffen, dass sie mithilfe von Daten aus Computermodellen neue Daten zu Schwarzlochfusionen erhalten und neue Details zu den Eigenschaften von Gravitationswellen untersuchen können.

Ohne Zweifel kann dieses Projekt als Revolution in der Welt der Astronomie und Wissenschaft bezeichnet werden, deren Hauptzweck darin besteht, die wichtigsten und zweifellos interessantesten Phänomene im Universum zu untersuchen. Das Studium der Gravitationswellen wird es Wissenschaftlern ermöglichen, die vielen scheinbar bisher völlig unzugänglichen Fragen zu beantworten, die uns dem Verständnis unseres Universums zumindest ein wenig näher bringen werden.

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