Der heutige Tag wird in die Geschichte eingehen, als wir Gravitationswellen entdeckten. Die Entdeckung der Wissenschaftler der wissenschaftlichen Zusammenarbeit LIGO (LIGO) ist eine Veranstaltung, die den Nobelpreis verdient, der der Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 und der Umsetzung der Theorie eines expandierenden Universums im Jahr 1929 gleichkommt oder diese sogar übertrifft
"Jetzt können wir das Universum hören", sagte die Physikerin und LIGO-Vertreterin Gabriela González bei einem historischen Treffen der National Science Foundation am Donnerstag in Washington DC. "Detektion ist der Beginn einer neuen Ära: Das Feld der Gravitationsastronomie ist jetzt Realität."
Obwohl Gravitationswellen vor einem Jahrhundert erstmals von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorgeschlagen wurden, verfügt die Menschheit erst jetzt über eine Technologie, mit der diese Welligkeit in der Raumzeit physikalisch gemessen werden kann. Mit einem LIGO, der mit einem laserinterferometrischen Gravitationswellenobservatorium ausgestattet ist, können winzige Raum-Zeit-Oszillationen gemessen werden. Und kurz nach der Modernisierung der Empfindlichkeit im September letzten Jahres überreichte das Universum LIGO ein Gravitationsgeschenk.
Gravitationswellen entstehen, wenn massive Objekte beschleunigt werden, kollidieren oder explodieren. Wenn wir die Gravitationswelle dieser Ereignisse messen können, können wir viel über ihre Eigenschaften herausfinden und dieses Wissen sogar für eine neue Ära der Gravitationswellenastronomie nutzen. Dies wäre ein Paradigmenwechsel von der „gewöhnlichen“ Astronomie, bei der die kosmische Strahlung aus dem elektromagnetischen Spektrum untersucht wird. Das Spektrum der Gravitationswellen kann ein „dunkles“ Universum aufdecken, in dem Schwarze Löcher kollidieren und Neutronensterne in der Nacht lautlos umeinander fliegen.
Und am 14. September 2015 entdeckte das neu aufgerüstete Lasersystem LIGO einen der vermutlich größten Ausbrüche von Gravitationswellen im Universum.
Etwa 1,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt waren zwei Schwarze Löcher in ihrer gegenseitigen Schwerkraft gut eingeschlossen und begannen, sich mit enormer Geschwindigkeit umeinander zu drehen. Doppelte Schwarze Löcher gelten als integraler Bestandteil der kosmischen Landschaft. Es war jedoch das erste Mal, dass wir vor der Fusion zwei schwarze Löcher mit einer Masse von 29 und 36 unserer Sonnen direkt nachweisen konnten. Diese erstaunliche Verschmelzung kann durch Computer-Visualisierung gesehen werden.
Ihr Gravitationskampf war jedoch kurz. Innerhalb von Sekundenbruchteilen berührten zwei schnell rotierende Objekte die wütende Energie und spritzten sie aus. In einem Augenblick verloren Schwarze Löcher drei Massen unserer Sonne - diese Masse wurde in reine Gravitationsenergie umgewandelt.
Wenn wir uns an unsere Analogie erinnern, einen Kiesel in einen Teich zu werfen, die wir zur Erzeugung von Gravitationswellen vorgeschlagen hatten, dann ist die Situation mit einem Schwarzen Loch so, als würde man einen großen Ziegelstein in einen Teich werfen. Zur gleichen Zeit gab es eine riesige Welle der Gravitationsenergie, die diese Raum-Zeit-Wellen im Universum erzeugte. Weitere 1,3 Milliarden Jahre später erreichten diese Wellen die Erde. Und so geschah es, dass LIGO gerade modernisiert wurde und bereit war, dieses alte Ereignis zu entdecken. Dies ist eine kosmische intuitive Einsicht in all ihrer Pracht.
Die Theorie besagt, dass bei der Kollision und Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern deren Signal-Gravitationswelle einen sehr schnellen Impuls erzeugen sollte und eine Verlangsamung ausreicht, um dieses „Pulsieren“ bei einer Kollision zu hören. Und was denkst du? Fast wie von Computermodellen vorhergesagt, die auf Einsteins 100-jähriger Relativitätsgleichung basieren, „pulsierte“ das Schwarze Loch. Sie können hören:
Dieser Klang repräsentiert den Moment, in dem zwei spiralförmige schwarze Löcher zu einem verschmolzen sind. Es wird angenommen, dass ein solches Ereignis alle 15 Minuten im Universum auftritt. Dies ist die wahre Verkörperung der physischen Suche, die Physiker in 100 Jahren abgeschlossen haben.
Von der Signalzuverlässigkeit kann keine Rede sein, da dies nur der Anfang für die Beobachtung derartiger Besprechungen ist. Zumal dieser „Puls“ vorhergesagt wurde und die wahre Wiedergeburt eines Schwarzen Lochs darstellt.
Wenn Sie sitzen und ernsthaft darüber nachdenken, wird es schwierig zu verstehen, dass dies ein Signal von zwei schwarzen Löchern ist, die durch unseren Planeten fliegen. Tatsächlich geht dieses Signal durch jeden von uns. Dies geschah unzählige Male und wird auch in Zukunft so bleiben. Aber jetzt haben wir ein spezielles „Hörgerät“, mit dessen Hilfe wir es einfangen können. Dank der Zeit, die die beiden LIGO-Stationen benötigen, wissen wir außerdem, woher sie kommen. Die Station Livingston (Louisiana) hörte das Signal für 7 Millisekunden an die Station Hanford (Washington), was bedeutet, dass es von der südlichen Himmelshälfte kam.
Die Tatsache, dass wir eine sehr grobe Kenntnis darüber haben, wo die Wellen entstanden sind, gibt uns eine Vorstellung von einer möglicherweise sehr „hellen“ Zukunft für die Astronomie der Gravitationswellen. Wenn Sie dem Netzwerk weitere Stationen hinzufügen, können Sie die Signalverzögerung erhöhen und wir können die gravitativsten Regionen des Universums lokalisieren. Und so erhalten Sie Zugang zur Gravitationslandschaft des Weltraums. Wer weiß, welche anderen Geheimnisse wir enthüllen werden.
