Die weltweit größten Gravitationswellendetektoren haben möglicherweise gerade den ersten Hinweis auf ein Schwarzes Loch gefunden, das einen Neutronenstern verschlingt.
Wenn massive Objekte wie Neutronensterne oder Schwarze Löcher kollidieren, senden sie Gravitationswellen durch das Gewebe der Raumzeit. Es sind diese verräterischen Falten in der Raumzeit, die Physiker laut einer Aussage mit dem Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) in den USA und dem VIRGO-Detektor in Italien entdeckt haben.
Zumindest ist sich das Team zu 86% sicher, dass sie das gesehen haben.
Da dieses Ereignis in 1,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung auftrat, ist das von ihnen erkannte Signal sehr schwach. "Wir können nie hundertprozentig sicher sein", sagte Alan Weinstein, Professor für Physik am California Institute of Technology und Mitglied der wissenschaftlichen Zusammenarbeit von LIGO. Tatsächlich besteht immer noch eine Wahrscheinlichkeit von 14%, dass das Signal ein instrumenteller Fehler war, sagte er.
Aber wenn die Forscher Recht haben, könnte diese allererste Kollision zwischen Neutronenstern und Schwarzem Loch Wissenschaftlern etwas darüber beibringen, wie schwere Elemente in unseren Planeten, unsere Eheringe und unseren Körper gelangt sind, sagte Weinstein gegenüber Live Science.
Solche Neutronensternkollisionen setzen große Mengen an schwerem Kernmaterial wie Gold und Platin sowie elektromagnetische Wellen wie Lichtwellen und Gravitationswellen frei.
Mit Sitzen in der ersten Reihe würde uns eine Kollision dieser Größenordnung eine "gigantische Lichtshow" bescheren, sagte Weinstein. Ein Schwarzes Loch ist größer als ein Neutronenstern, aber nicht groß genug, um den ganzen Stern zu schlucken. Stattdessen würde es den Neutronenstern auseinander reißen, beginnend mit der Seite, die seinem tödlichen Gravitationsgriff am nächsten liegt.
Aber von unseren Sitzplätzen in der Erdnussgalerie, 1,2 Milliarden Lichtjahre entfernt, ist diese gigantische Lichtshow nichts weiter als ein winziges, verschwommenes Wackeln im Hintergrundsignal.
Um die an der Kollision beteiligten Himmelsobjekte zu unterscheiden, haben die Forscher die Geschwindigkeit gemessen, mit der die Frequenz der Gravitationswellen zunahm, wenn die beiden Objekte umeinander kreisten. Objekte mit höherer Masse senden Gravitationswellen mit höherer Amplitude aus, die mehr Energie transportieren, wodurch die Objekte schneller umeinander gewunden werden. Das heißt, die Wellenfrequenz steigt schneller an als bei Objekten mit geringerer Masse
In diesem Fall stieg die Frequenz schneller an als die von zwei kollidierenden Neutronensternen, aber langsamer als die von zwei kollidierenden Schwarzen Löchern.
Nur einen Tag vor dieser Entdeckung entdeckten die Forscher zwei kollidierende Neutronensterne. Laut Aussage hat LIGO eine weitere Kollision zwischen Neutronensternen und 13 Kollisionen zwischen Schwarzen Löchern entdeckt.
Kollisionen in diesem Ausmaß sind sehr selten und treten möglicherweise alle 100.000 Jahre in unserer eigenen Galaxie auf, sagte Weinstein. Aber je weiter wir in den Weltraum hinausschauen, desto mehr Galaxien können wir sehen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass wir mehr Kollisionen sehen, fügte Weinstein hinzu.
Das Team arbeitet nun daran, herauszufinden, ob es seine Ergebnisse bestätigen kann, indem es nach optischen oder Funkwellensignalen desselben Ereignisses sucht. Die Forscher bereinigen auch die Daten, um Hintergrundgeräusche zu reduzieren, sagte Weinstein.
