GW151226 – eine zweite bestätigte Quelle von Gravitationswellen


Illustrationscredit: LIGO, NSF

Beschreibung: Ein neuer Himmel wird sichtbar. Wenn Sie hinaufblicken, sehen Sie den Himmel, wie er im Licht erscheint – das ist elektromagnetische Strahlung. Doch erst im letzten Jahr begann die Menschheit zu sehen, wie unser einst vertrauter Himmel in einer anderen Art von Strahlung erscheint – Gravitationswellen. Heute veröffentlichte die LIGO-Arbeitsgruppe die Entdeckung von GW151226, dem zweiten bestätigten Gravitationswellenblitz nach GW150914, der historischen ersten Entdeckung, die vor drei Monaten gemeldet wurde. Wie der Name andeutet, wurde GW151226 Ende Dezember 2015 entdeckt. Er wurde zeitgleich von beiden LIGO-Anlagen in Washington und Louisiana (USA) registriert. In diesem Video zeigt eine animierte Darstellung, wie sich die Frequenz von GW151226 während der Messung am Observatorium in Hanford (Washington) änderte. Dieses Gravitationswellen aussendende System passt am besten zu zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern mit Anfangsmassen von etwa 14 und 8 Sonnenmassen bei einer Rotverschiebung von ungefähr 0.09 – wenn das stimmt, brauchte diese Strahlung grob geschätzt 1,4 Milliarden Jahre, um uns zu erreichen. Beachten Sie, dass Helligkeit und Frequenz der Gravitationswellen – hier als Klang wiedergegeben – in der letzten Sekunde der Verschmelzung der Schwarzen Löcher ihren Höhepunkt erreichen. Während LIGO weiterarbeitet, seine Empfindlichkeit steigt und in den nächsten Jahren weitere Gravitationswellendetektoren in Betrieb gehen, wird die neue Sicht des Himmels sicherlich das menschliche Verständnis des Universums verändern.

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Zwei Schwarze Löcher verschmelzen


Simulations-Credit: Simulating eXtreme Spacetimes Project

Beschreibung: Drücken Sie auf „Wiedergabe“ und beobachten Sie, wie zwei Schwarze Löcher verschmelzen. Diese Videosimulation, angeregt durch den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen durch LIGO, läuft in Zeitlupe und würde in Echtzeit etwa eine Drittelsekunde dauern. Die Schwarzen Löcher sind auf einer kosmischen Bühne vor Sternen, Gas und Staub positioniert. Ihre enorme Gravitation bricht das Licht hinter ihnen in Einsteinringe, während sie sich einander auf Spiralbahnen nähern und schließlich zu einem einzigen Schwarzen Loch verschmelzen. Die unsichtbaren Gravitationswellen, die bei der rasanten Verschmelzung der massereichen Objekte entstehen, führen zum Kräuseln des sichtbaren Bildes und schwappen noch nach der Verschmelzung der Schwarzen Löcher innen und außen über die Einsteinringe. Die von LiIGO aufgespürten Gravitationswellen mit der Bezeichnung GW150914 passen zur Verschmelzung Schwarzer Löcher mit 36 und 29 Sonnenmassen in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren. Das finale einzelne Schwarze Loch besitzt 62 Sonnenmassen, die restlichen drei Sonnenmassen wurden in Energie in Form von Gravitationswellen umgewandelt.

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LIGO entdeckt Gravitationswellen verschmelzender schwarzer Löcher

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Illustrationscredit: LIGO, NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Beschreibung: Gravitationsstrahlung wurde direkt nachgewiesen. Diese erste Entdeckung gelang letzten September gleichzeitig mit den Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorien (LIGO) in Washington und Louisiana. Nach zahlreichen Prüfungen der Übereinstimmungen wurde das Ergebnis der 5-Sigma-Entdeckung heute veröffentlicht. Die gemessenen Gravitations wellen stimmen mit dem überein, was erwartet wird, wenn zwei große Schwarze Löcher in einer fernen Galaxie nach einer Todesspirale miteinander verschmelzen und das neu entstandene Schwarze Loch einen Augenblick lang schnell abklingend vibriert. Die historische Entdeckung ist ein Phänomen, das von Einstein vorausgesagt wurde, und ein Meilenstein im Verständnis der Menschheit von Gravitation und den Grundlagen der Physik. Sie ist auch die bisher unmittelbarste Entdeckung Schwarzer Löcher. Die Illustration zeigt die beiden verschmelzenden Schwarzen Löcher, am unteren Bildrand ist die Signalstärke der beiden Detektoren während 0,3 Sekunden dargestellt. Die zu erwartenden künftigen Entdeckungen durch Advanced LIGO und andere Gravitationswellendetektoren könnten nicht nur die atemberaubende Natur dieser Messung bestätigen, sondern geben der Menschheit auch das ungeheure Versprechen, unser Universum auf neue Arten zu sehen und zu erforschen.

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Advanced LIGO: verbesserte Gravitationswellendetektoren

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Bildcredit: LIGO, Caltech, MIT, NSF

Beschreibung: Wenn man Ladung beschleunigt, entsteht elektromagnetische Strahlung: Licht. Doch wenn man Masse beschleunigt, entstehen Gravitationswellen. Licht war die ganze Zeit sichtbar, doch ein bestätigter direkter Nachweis von Gravitationswellen ist schwierig. Wenn Gravitationswellen absorbiert werden, entsteht ein winziges symmetrisches Wackeln, wie wenn man einen Gummiball quetscht und dann schnell wieder loslässt. Mithilfe getrennter Detektoren kann man Gravitationswellen von alltäglichen Stößen unterscheiden. Starke astronomische Quellen für Gravitationswellen würden gleichzeitig rütteln, sogar dann, wenn die Detektoren an gegenüberliegenden Seiten der Erde stehen. Hier sind die vier Kilometer langen Arme eines solchen Detektors abgebildet: das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) im US-Bundesstaat Washington. Die Gravitations wellendetektoren werden – wie auch beim Schwesterinterferometer in Louisiana – kontinuierlich verbessert, sie sind nun empfindlicher als je zuvor.

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Wenn Schwarze Löcher kollidieren


Videocredit und -rechte: Simulating Extreme Spacetimes Collaboration

Beschreibung: Was geschieht, wenn zwei Schwarze Löcher zusammenstoßen? Dieses Extremszenario tritt wahrscheinlich in den Zentren einiger verschmelzender Galaxien und Mehrfachsternsysteme auf. Das hier gezeigte Video zeigt die Computeranimation des Endstadiums einer solchen Verschmelzung, bei der die Gravitationslinseneffekte betont wurden, die vor dem Sternenfeld im Hintergrund zu beobachten wären. Die schwarzen Regionen markieren die Ereignishorizonte des dynamischen Duos, während ein umgebender Ring aus sich verschiebenden Hintergrundsternen die Position ihres gemeinsamen Einsteinrings. Von allen Hintergrundsternen sind nicht nur außerhalb dieses Einsteinrings Bilder sichtbar, sondern auch ein oder mehrere Begleitbilder im Inneren. Schlussendlich verschmelzen die beiden Schwarzen Löcher. Die Endstadien solcher Verschmelzungen könnten zu einem starken, vorhersagbaren Ausbruch an Gravitationsstrahlung führen, das ist eine Nachstrahlung, nach der intensiv gesucht wird, sie hat eine völlig andere Natur als Licht und wurde bisher noch nie direkt beobachtet.

Weltraum-Musikvideo: APOD-Bilder vom September 2015
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