Die von den Detektoren des LIGO-Observatoriums entdeckten Gravitationswellen könnten nicht im Zuge von Fusionen von Schwarzen Löchern entstanden sein, sondern als Folge des "Zusammenbruchs" der sogenannten Wurmlöcher, Tunnel im Gefüge der Raumzeit, sagen Physiker in einem Artikel, der in der Zeitschrift Physical Review D veröffentlicht wurde.
„Das spezielle‚ Zittern ', das in den letzten Phasen der Verschmelzung von Schwarzen Löchern auftritt, verschwindet allmählich, wenn das von ihnen erzeugte Objekt einen Ereignishorizont hat. Für den Fall, dass es nicht existiert, wie in Wurmlöchern, verschwinden diese Schwingungen nicht vollständig - sie verursachen eine Art Echo, eine Reihe von Ausbrüchen, ähnlich wie wenn wir in einen Brunnen schreien “, sagt Pablo Bueno (Pablo) Bueno) von der Katholischen Universität Leuven (Belgien).
Der LIGO-Gravitationswellendetektor wurde 2002 nach Entwürfen und Plänen gebaut, die Ende der 1980er Jahre von Kip Thorn, Rainer Weiss und Ronald Drever entwickelt wurden. In der ersten Phase seiner Arbeit, die 8 Jahre dauerte, war LIGO nicht in der Lage, "Einsteins" Raum-Zeit-Schwingungen zu erfassen. Danach wurde der Detektor ausgeschaltet und die nächsten 4 Jahre verbrachten die Wissenschaftler mit der Aktualisierung und Erhöhung der Empfindlichkeit.
Diese Bemühungen haben sich gelohnt - im September 2015 entdeckten Wissenschaftler praktisch unmittelbar nach der Aufnahme des aktualisierten LIGO einen Ausbruch von Gravitationswellen, die durch die Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit einer Gesamtmasse von 53 Sonnen erzeugt wurden. Im Jahr 2016 entdeckten russische und ausländische Projektteilnehmer zwei weitere Spuren der Verschmelzung von Schwarzen Löchern und im vergangenen Jahr zwei weitere ähnliche Ereignisse und einen Ausbruch, der durch die Verschmelzung von Neutronensternen verursacht wurde.
Die ungewöhnlich große Masse dieser Objekte sowie einige ihrer anderen Eigenschaften ließen Bueno und seine Kollegen sich fragen, ob es sich tatsächlich um Schwarze Löcher handelte. Tatsache ist, dass die Relativitätstheorie und ihre Erweiterungen davon ausgehen, dass ähnliche Gravitationswellen durch den Zusammenbruch oder die Verschmelzung anderer exotischer Objekte wie "Wurmlöcher" entstehen können.
So nennen Wissenschaftler eine Art „Tunnel“, der zwei Punkte verbindet, die sich in verschiedenen Regionen von Raum oder Zeit befinden. Damit ein solcher Kanal in der Struktur der Raum-Zeit existiert, wird eine exotische Form von Materie benötigt, die eine negative Energiedichte aufweisen würde, oder ein Objekt, das in Größe und Masse einem Schwarzen Loch ähnlich ist.
Diese Objekte werden, wie Bueno und seine Kollegen erklären, ein "Plus" im Vergleich zu Schwarzen Löchern haben - sie werden keinen Ereignishorizont haben, dessen Existenz im Rahmen der Quantenphysik immer noch äußerst schwer zu erklären ist. Seine Abwesenheit wird, wie Physiker seit langem angenommen haben, das Verhalten von Gravitationswellen verändern, die durch "Wurmlöcher" erzeugt werden.
Die Autoren des Artikels deckten diese Änderungen auf und versuchten, sie in den von LIGO gesammelten Daten zu finden, indem sie ein Computermodell eines solchen räumlichen Tunnels erstellten. Wie diese Berechnungen zeigen, fällt der primäre Ausbruch von Gravitationswellen, die von einem Schwarzen Loch oder "Wurmloch" erzeugt werden, tatsächlich vollständig zusammen, weshalb es in diesem Stadium unmöglich ist, sie voneinander zu unterscheiden.
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Auf der anderen Seite zeigen sich ähnliche Unterschiede in der letzten Phase dieser kosmischen Katastrophe, die Astronomen als „Ringdown“bezeichnen. Typischerweise verschwindet ein solches Gravitations- "Echo" schnell, wenn Schwarze Löcher beobachtet werden, da ihr Ereignishorizont ihr hilft, diese Schwankungen schnell zu beseitigen.
Dies ist bei "Wurmlöchern" nicht der Fall - sie senden weiterhin regelmäßig Gravitationswellen mit einem genau definierten Spektrum und einer genau definierten Stärke aus. Ein solches Echo wird, wie Wissenschaftler bemerken, zehnmal länger existieren als der primäre Ausbruch von Raum-Zeit-Schwingungen, aber gleichzeitig wird es merklich schwächer in der Stärke sein.
Bislang gibt Bueno zu, dass die Daten von LIGO keine Spur eines solchen "Gravitationsechos" enthalten, aber das für dieses Jahr geplante Detektor-Update des Observatoriums könnte es ihm ermöglichen, diese schwachen, aber äußerst wichtigen Signale für Wissenschaftler zu "sehen", die ihnen helfen, die Theorie in Einklang zu bringen. Relativitätstheorie und Quantenphysik..
