Russische und ausländische Astronomen, die mit den Gravitationsobservatorien LIGO und ViRGO zusammenarbeiten, haben die Entdeckung von vier weiteren Ausbrüchen angekündigt, die durch die Verschmelzung von Schwarzen Löchern entstehen. Dies berichtete der Pressedienst der Moskauer Staatsuniversität.
„Es lebe die Gravitationswellenastronomie! Sie wurde erst vor 3 Jahren bei der sensationellen Registrierung der ersten exotischen Ereignisse geboren, ist völlig auf die Beine gekommen und liefert immer interessantere Daten, ohne die die Entwicklung der Astronomie und Kosmologie bereits nicht vorstellbar ist , sagt Sergey Vyatchanin, Professor an der Moskauer Staatsuniversität und eines der Mitglieder Zusammenarbeit LIGO.
Prächtige zehn
Im September 2015, praktisch unmittelbar nach dem Einschalten des aktualisierten LIGO, entdeckten Wissenschaftler einen Ausbruch von Gravitationswellen, die durch die Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit einer Gesamtmasse von 65 Sonnen erzeugt wurden. Anschließend zeichnete LIGO fünf weitere ähnliche Ereignisse auf, die mit einer Ausnahme durch ähnliche Fusionen großer Schwarzer Löcher hervorgerufen wurden.
Ihre Entdeckung löste eine neue Reihe großer Debatten unter Wissenschaftlern aus - wie genau solche Paare von Schwarzen Löchern entstanden sein könnten und ob es möglich ist, die Geschichte ihrer Entstehung in der Art und Weise des Zusammenschlusses zu "sehen".
Einige Astronomen glauben heute, dass Schwarze Löcher in solchen Paaren alleine geboren werden und erst nach sehr langer Zeit treffen sie auf ein anderes ähnliches Objekt, nähern sich ihm und verschmelzen. Eine solche Theorie legt sehr strenge Beschränkungen für die Häufigkeit solcher Fusionen und den Ort fest, an dem sie stattfinden können. Tatsächlich können solche Paare von Schwarzen Löchern nur in überdichten Kugelhaufen am Rande von Galaxien entstehen.
Es ist immer noch schwierig, diese Frage zu beantworten, da es nur wenige offene Fusionen von Schwarzen Löchern gibt. Vyatchanin und seine Mitarbeiter sowie Teilnehmer des VIRGO-Projekts haben die Anzahl der bekannten Gravitationsausbrüche fast verdoppelt und viele neue potenzielle Ausbrüche von "Einstein-Wellen" entdeckt. Dadurch können bereits einige Schätzungen vorgenommen werden.
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Alle diese Ereignisse wurden, wie Wissenschaftler bemerken, im zweiten Beobachtungszyklus entdeckt. Es begann im November 2016 und endete im letzten August. Neben der bereits bekannten ersten Fusion von Neutronensternen und drei Echos einer Kollision von Schwarzen Löchern gelang es Wissenschaftlern von LIGO und ViRGO, vier weitere Ereignisse dieser Art zu finden und zu bestätigen.
Neue Geheimnisse des Weltraums
Alle von ihnen brachten neben Statistiken über die Anzahl der Kollisionen von Schwarzen Löchern viele andere Entdeckungen. Zum Beispiel wurde das neue Ereignis GW170729 durch Gravitationswellen von der massereichsten und entferntesten Quelle ausgelöst, die jemals beobachtet wurde.
Es geschah vor ungefähr 5 Milliarden Jahren, als zwei Schwarze Löcher verschmolzen, angeblich das 50- und 35-fache der Sonnenmasse. Nach Berechnungen der Wissenschaftler hat das "Produkt" ihrer Fusion etwa fünf Sonnenmassen verloren, deren Energie in Form von Gravitationswellen emittiert wurde.
Der nächste Ausbruch, GW170809, war insofern einzigartig, als es das erste Mal war, dass Wissenschaftler die Polarisation von Gravitationswellen messen konnten. Dies ist äußerst wichtig, um die Relativitätstheorie zu testen und nach möglichen Spuren "zusätzlicher" Dimensionen und paralleler Welten zu suchen.
Ebenso half der dritte neue Ausbruch von "Einstein-Wellen", GW170818, Astronomen, die Quelle dieser Strahlung mit sehr hoher Genauigkeit zu lokalisieren und die Signalverzögerung an allen drei Gravitationsdetektoren auf dem gleichen Niveau zu messen.
All dies ermöglichte es den Forschern, einige Schlussfolgerungen über die "Demographie" der Schwarzen Löcher und ihre potenzielle "Heimat" zu ziehen. Beispielsweise haben Messungen von LIGO und ViRGO unerwartet gezeigt, dass solche Objekte selten eine hohe Rotationsgeschwindigkeit haben. Dies ist nicht typisch für die bekannten Paare von Schwarzen Löchern und anderen Objekten in der Milchstraße und spricht auch für ihre "Einzelgeburt".
Andererseits passen die Häufigkeit von Fusionen und typischen Massen von Schwarzen Löchern immer noch in die Vorhersagen der Theorie. LIGO und ViRGO haben noch keine ungewöhnlich kleinen und großen Objekte entdeckt, die in eine Art "verbotene Zone" fallen, in der noch nie Schwarze Löcher gefunden wurden. Das LIGO-Update, das Wissenschaftler später in diesem Jahr fertigstellen wollen, wird dazu beitragen, noch mehr Schwarze Löcher zu öffnen und zu testen, ob sich dieser Trend in Zukunft fortsetzt.
„Anfang nächsten Jahres wird der dritte Zyklus wissenschaftlicher Beobachtungen der LIGO- und ViRGO-Detektoren beginnen. Es wird angenommen, dass sie in diesem Zyklus Quantenlicht verwenden, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Dies wird der erste Einsatz von Quantentechnologien in Gravitationswellendetektoren sein, die insbesondere von einer Gruppe der Moskauer Universität entwickelt werden “, schließt Farit Khalili, Professor am Physik-Institut der Moskauer Staatlichen Universität.
