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Gravitationswellen
Physik: Beginn einer Multi-Messenger-Ära
Erstmals ist es gelungen, die Gravitationswellen sowie elektromagnetische Strahlung nachzuweisen, die beim Verschmelzen zweier Neutronensterne entstehen.
Sterne entstehen häufiger als Doppel- bzw. Mehrfachsysteme denn als Einzelgänger. Je nach ihrer Ausgangsmasse endet ihre Entwicklung als Weißer Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzes Loch. Beim Umkreisen strahlt das System Energie in Form von Gravitations-wellen ab, sodass die Umlauffrequenz ansteigt und sich der Abstand verringert – bis hin zur möglichen Kollision oder zum Verschmelzen (Merger). Während sich Neutronensterne, verbunden mit einer Supernovaexplosion, etwa 10 Millionen Jahre nach der Geburt des Sterns bilden, erwartet man aufgrund von Messreihen den Merger des ersten 1974 gefundenen Doppel-Neutronensternsystems nach etwa 100 Millionen Jahren.
Ein Ziel der Advanced LIGO Detektoren in Hanford und Livingston (Entfernung etwa 3000 km) war es, die anwachsende Intensität der Gravitationswellen zu beobachten, die bei abnehmendem Abstand entweichen – verbunden mit einer drastischen Verkürzung der Umlaufzeit kurz vor der Verschmelzung. Mit den zwei aufeinander senkrecht stehenden Armen der Interferometer lassen sich die winzigen Längenunterschiede nachweisen, die beim Durchlauf von Gravitationswellen auftreten. Dies gelang erstmals 2015 für den Merger zweier Schwarzer Löcher.
Quelle: Physik Journal 16 (2017) Nr. 12, Seiten 20-22.
Gabriel Matinez-Pinedo, Brian D. Metzger, Friedrich-Karl Thielemann