Grafik zur Illustration von Gravitationswellen.
Alle drei Gravitationswellendetektoren auf der Welt konnten das Signal erfassen. Bildrechte: LIGO

Gravitationswellen und Gammastrahlenblitze Astronomen beobachten den Todestanz der Neutronensterne

Grafik zur Illustration von Gravitationswellen.
Alle drei Gravitationswellendetektoren auf der Welt konnten das Signal erfassen. Bildrechte: LIGO

Wenn Prof. Karsten Danzmann von Gravitationswellen spricht, dann merkt man dem Chef des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik eine gewisse Ehrfurcht an. “Wir waren Jahrtausende lang taub – jetzt können wir das Universum hören“, so beschreibt er seine ersten Erfahrungen mit der Entdeckung der Gravitationswellen. Doch wenn massive Objekte mit unglaublicher Gewalt verschmelzen, dann schleudert das nicht nur Gravitationswellen ins All, die wir noch viele Lichtjahre entfernt hörbar machen können. Bei Neutronensternen können wir diese Verschmelzung auch sehen. Das haben Wissenschaftler von der internationalen LIGO/VIRGO-Collaboration, zu der auch das deutsche Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik gehört, heute in Washington erklärt.

Einstein bestätigt – wieder einmal

Der 17. August 2017 wird wohl in die Geschichte eingehen. Denn es ist der Tag, an dem wieder eine Vorhersage Einsteins bestätigt wurde. Gravitationswellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Den Beweis lieferte ein internationales Forscherteam mit den Gravitationswellendetektoren des LIGO in den USA und dem VIRGO in Italien, und 70 Observatorien, davon 17 im Weltall. LIGO und VIRGO erfassten die Gravitationswellen zweier Neutronensterne bei ihrer Verschmelzung. Zwei Observatorien im All konnten gleichzeitig die Gammastrahlenblitze aufnehmen. “Damit haben wir Einstein bestätigt“, so NASA-Wissenschaftlerin Juli McEnery, "wieder einmal". Im Gegensatz zu den Wellen bei Schwarzen Löchern, die nur Sekundenbruchteile dauern, konnten die Detektoren über eine Minute lang die Kräuselungen in der Raumzeit messen.

Das Gelände des Europäischen Gravitationswellen-Observatoriums (EGO) in Santo Stefano a Macerata (Cascina) in Italien von oben
Der europäische Graviationswelledetektor Virgo in Italien. Bildrechte: The Virgo collaboration

Zehn Stunden nach Entdeckung der Gravitationswellen fanden chilenische Astronomen dann einen neuen Lichtpunkt im Sternbild Wasserschlange. 70 Observatorien rund um den Globus und im Weltall bestätigten das. Außerdem konnten die Wissenschaftler in der Strahlung nachweisen, welche neuen Elemente bei der Vereinigung der beiden Neutronensterne entstanden waren, darunter zum Beispiel Platin und Gold. Auch das war bisher nur theoretisch vorhersagbar gewesen. David Reitze, der Direktor des US-Gravitationswellendetektors LIGO, zeigte stolz die goldene Taschenuhr seines Großvaters in die Kameras und erklärte, dass damit nun bewiesen sei, dass auch dieses Gold  beim Todestanz zweier Neutronensterne entstanden sei.

Was aus den beiden Sternen nach ihrer Verschmelzung geworden ist, dass können die Wissenschaftler noch nicht sagen. Wir haben Daten, an denen wir noch Monate arbeiten werden, so David Shoemaker vom LIGO. Die beiden Sterne mit einem Durchmesser von nur rund 20 Kilometern - aber je einem Gewicht unserer Sonne (das sind umgerechnet 700.000 Erdmassen) - hatten sich fast mit Lichtgeschwindigkeit umkreist, bevor sie ineinander stürzten.

Revolutionäre Entdeckung

“Dieser erste Nachweis der Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronensternen ist für sich allein genommen schon extrem spannend“, so Karsten Danzmann, Bruce Allen und Alessandra Buonanno vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover und Potsdam in einer Mitteilung. “Aber die Kombination mit Dutzenden von Folgebeobachtungen im elektromagnetischen Spektrum macht es wirklich revolutionär.“ Das Institut, auch Albert-Einstein-Institut (AEI) genannt, ist ein Kooperationspartner des LIGO-VIRGO-Verbundes. Es lieferte die hochempfindliche Lasertechnik im Kern der drei Observatorien, einen Teil der Analysesoftware und war auch an der Auswertung der Daten beteiligt.

Unglaubliche Kräfte Die ersten Gravitationswellen, die am 14. September 2015 beobachtet wurden, stammten von einem kataklysmischen Ereignis: der Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern. Das Signal wurde nur für 0,2 Sekunden beobachtet. Doch es bestätigte die Allgemeine Relativitätstheorie. Die beiden Schwarzen Löcher, die sich umrundeten, hatten demnach eine Masse von 36 und 29 Sonnen. Das neue Schwarze Loch war nur 62 Sonnenmassen schwer. Drei Sonnenmassen wurden innerhalb des Bruchteils einer Sekunde in Gravitationswellen umgesetzt.

Gravitationswellen
Bildrechte: R. Hurt/Caltech-JPL

Über dieses Thema berichtet MDR AKTUELL: im Radio | 16.10.2017 | 19:20 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 17. Oktober 2017, 10:36 Uhr