GW170817: Spektakuläre Verschmelzung in mehreren Wellenlängen entdeckt

Erklärungsvideo-Credit: Bildgebungslabor der NASA

Bei einer explosiven Verschmelzung wurden erstmals kurz nacheinander Gravitationswellen und elektromagnetische Strahlung gemessen. Die Daten des Ausbruchs passen zur finalen Spirale, auf der zwei Neutronensterne in einem Binärsystem verschmelzen. Der explosionsartige Vorgang wurde am 17. August in der elliptischen Galaxie NGC 4993 beobachtet. Sie ist nur 130 Millionen Lichtjahre entfernt.

Erst wurden die Gravitationswellen beobachtet. Dabei kamen erstmals die Observatorien LIGO und Virgo auf der Erde zusammen zum Einsatz. Sekunden später maß das Fermi-Teleskop im Orbit Gammastrahlen. Ein paar Stunden später beobachteten Hubble und andere Observatorien Licht im ganzen elektromagnetischen Spektrum.

Dieses Erklärvideo zeigt den wahrscheinlichen Ablauf. Heiße Neutronensterne nähern sich auf spiralförmigen Bahnen. Dabei senden sie Gravitationswellen aus. Beim Verschmelzen bricht ein mächtiger Strahl hervor. Er stößt den kurzen Gammablitz aus. Dann werden Wolken ausgeworfen. Später folgt eine optische Art von Supernovae, die als Kilonova bezeichnet wird.

Erstmals passen die Entdeckungen zusammen. Sie bestätigen, dass LIGO-Ereignisse mit kurzen Gammablitzen einhergehen. Mächtige Verschmelzungen von Neutronensternen versorgten vermutlich das Universum mit vielen schweren Atomkernen. Dazu gehört Jod, das für Leben notwendig ist. Uran und Plutonium brauchen wir für Kernspaltung. Vielleicht habt ihr ein Andenken solcher Explosionen. Sie sind vermutlich auch die ursprüngliche Quelle von Gold.

Artikel von LIGO und LCO

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LIGO-Virgo GW170814 Himmelskarte

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Illustrationscredit: LIGOVirgo-Arbeitsgemeinschaft – Optische Himmelsdaten: A. Mellinger

Beschreibung: Drei auf dem Planeten Erde verteilte Gravitationswellendetektoren meldeten eine Gemeinschaftsentdeckung von Wellen in der Raumzeit – es ist die vierte gemeldete Entdeckung der Verschmelzung eines Binärsystems Schwarzer Löcher im fernen Universum. Das Ereignis wurde GW170814 benannt, nach seiner Entdeckung am 14. August 2017 durch die LIGO-Beobachtungsorte in Hanford (Washington) und Livingston (Louisiana) sowie das erst kürzlich in Betrieb genommene Virgo-Observatorium bei Pisa in Italien. Das Signal entstand in den letzten Augenblicken der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit 31 und 25 Sonnenmassen in einer Entfernung von etwa 1,8 Milliarden Lichtjahren. Der Zeitvergleich der Messungen der Gravitationswellen an allen drei Standorten erlaubte den Astronomen eine erheblich verbesserte Eingrenzung der Herkunft des Signals am Himmel.Die einzige Himmelsregion, die mit den Signalen aller drei Detektoren übereinstimmt, liegt über den Magellanschen Wolken im Sternbild Eridanus, sie ist auf dieser Ganzhimmelskarte mit gelber Umrisslinie markiert. Die Ganzhimmelsprojektion zeigt auch den Bogen unserer Milchstraße. Eine verbesserte Lagebestimmung der Herkunft der Gravitationswelle durch drei Detektoren erlaubte schnelle Nachfolgebeobachtungen mit anderen üblicheren Observatorien für elektromagnetische Strahlung, die nach Signalen suchen können, welche möglicherweise mit dem Ereignis zusammenhängen. Die Ergänzung durch den Virgo-Detektor ermöglichte weiters die Messung der Polarisation der Gravitationswelle – eine Möglichkeit, die zudem Vorhersagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie bestätigt.

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Galaxien des Virgohaufens

Das Bild zeigt die Galaxien des Virgo-Galaxienhafens.

Bildcredit und Bildrechte: Rogelio Bernal Andreo

Beschreibung: Im Virgohaufen sind viel mehr als tausend Galaxien bekannt. Er ist der unserer Lokalen Gruppe am nächsten gelegene große Galaxienhaufen. Es ist schwierig, ihn auf einmal zu erfassen, weil er einen so großen Bereich am Himmel einnimmt.

Dieses Mosaik aus Teleskopbildern ist etwa 5 mal 3 Grad breit. Es zeigt die Zentralregion des Virgohaufens und blickt durch zarte Staubwolken im Vordergrund, die über der Ebene unserer Milchstraße schweben. Die große, markante elliptische Galaxie M87 liegt knapp unter der Bildmitte. Über M87 befindet sich das berühmte Paar NGC 4438, das miteinander wechselwirkt. Es ist auch als Markarjans Augen bekannt.

Bei genauer Betrachtung des Bildes sieht man viele Galaxien des Virgohaufens als kleine, verschwommene Flecken. Wenn ihr den Mauspfeil über das Bild schiebt, sind die größeren Galaxien mit den Bezeichnungen im NGC-Katalog beschriftet. Bei einigen Galaxien steht auch die Nummern des Messier-Katalogs, etwa bei M84, M86 und den markanten, bunten Spiralen M88, M90 und M91.

Die Entfernungen der Galaxien des Virgohaufens beträgt generell etwa 48 Millionen Lichtjahre. Anhand der Entfernung des Virgohaufens gelang eine wichtige Abschätzung der Hubblekonstante und der Größenordnung des Universums. (Anmerkung der Herausgeber: Beschriftung mit freundlicher Genehmigung von Astrometry.net.)

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