Die Wellen in der Raumzeit, die durch eine Sternenkatastrophe in einer fernen Galaxie erzeugt werden, helfen dabei, die kosmischen Ursprünge von Gold zu erklären und einen Kurs für eine neue Ära in der Astronomie festzulegen, wobei das elektromagnetische Spektrum und die Gravitationswellen beobachtet werden.
Der Beginn einer neuen Ära in Astronomie und Physik wurde am Montag von Wissenschaftlern angekündigt, dass sie erstmals Wellen in der Raumzeit entdeckt hatten, sogenannte Gravitationswellen, die durch die Kollision zweier Neutronensterne entstanden waren. Am 17. August erreichten diese Wellen aus dem Weltraum die Erde im Indischen Ozean und wurden von zwei Detektorstationen des American Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) und des European Virgo Detektors in Italien registriert.
Dies ist das fünfte Mal in den letzten zwei Jahren, dass Wissenschaftler solche Wellen aufgezeichnet haben. Einstein war der erste, der dieses Phänomen vorhersagte, nachdem er es vor mehr als 100 Jahren getan hatte. In diesem Jahr erhielten drei Führungskräfte von LIGO den Nobelpreis für Physik für Entdeckungen auf dem Gebiet der Gravitationswellen.
Alle zuvor beobachteten Gravitationswellen stammten jedoch aus der Verschmelzung von Schwarzen Löchern. Diese schwarzen Löcher sind so dicht, dass sie kein Licht abgeben. Daher ist eine solche Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit herkömmlichen Teleskopen trotz der unglaublich starken Gravitationswellen, die sie in den letzten Augenblicken ihrer rasenden Todesspirale erzeugen, im Wesentlichen nicht zu erkennen. Ohne ein größeres Netzwerk von Gravitationswellenobservatorien sind Astronomen nicht in der Lage, die genauen Positionen der verschmelzenden Schwarzen Löcher zu bestimmen, geschweige denn sie zu untersuchen und eingehend zu analysieren.
Das Zusammenführen von Neutronensternen beginnt jedoch mit Objekten, die im Vergleich zu Schwarzen Löchern sehr leicht sein können. Ein Neutronenstern ist der stark komprimierte Kern eines abgelaufenen massiven Sterns und bildet sich nach einer Supernova-Explosion. Sein Gravitationsfeld ist stark genug, um Materie, die so groß wie die gesamte Sonne ist, zu quetschen und zu zerstören und sie in eine Neutronensphäre von der Größe einer Großstadt zu verwandeln. Es ist also kein Stern im üblichen Sinne, sondern ein Kern eines Atoms von der Größe Manhattans. Die Gravitationskraft eines Neutronensterns ist jedoch immer noch zu gering, um Licht zu halten, und daher kann ein Blitz aus der Kollision zweier solcher Sterne in den Weltraum eindringen und nicht nur Gravitationswellen erzeugen, sondern auch eines der hellsten Feuerwerke im Universum, das jeder sehen kann.
In diesem Fall bestand das Feuerwerk, als der anfängliche Puls der Gravitationswellen den Beginn der Fusion signalisierte, aus einem zwei Sekunden langen Ausbruch von Gammastrahlung und einem Nachleuchten verschiedener Wellenlängen, das mehrere Wochen dauerte. Fast alle Astronomen und Physiker auf unserem Planeten, die von diesem Ereignis wussten, gehörten zu "jedem, der will". Die Projektforscherin Julie McEnery, die mit dem Fermi-Gammastrahlenteleskop arbeitete, das einen Ausbruch von Gammastrahlen aufzeichnete, nannte den 17. August "den schönsten Morgen in allen neun Jahren des Teleskops".
Astronomen, die mit Physikern am LIGO- und Virgo-Teleskop zusammenarbeiten, haben einen Eid der Geheimhaltung geleistet. Die große Anzahl von Beobachtungen auf der ganzen Welt führte jedoch unweigerlich zur Verbreitung von Gerüchten, die nun bestätigt wurden. Dies ist eine weltweite Kampagne zur Überwachung der Kollision und ihrer Folgen. Der Ausbruch neuer Beobachtungen und die Entstehung neuer Theorien nach der Kollision ist das auffälligste Beispiel für die Gravitationswellenastronomie. Es ist ein neuer Wissenschaftszweig, der Daten sammelt und Licht, Gravitationswellen und subatomare Partikel aus astrophysikalischen Kataklysmen untersucht.
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Gleichzeitig wurde eine Vielzahl von Artikeln in mehreren wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht, deren Autoren die jüngsten Ereignisse mit einer Vielzahl von Phänomenen in Verbindung brachten und neue Ideen in einer Vielzahl von Bereichen vorschlugen, von der grundlegenden Kernphysik bis zur Evolution des Universums. Diese Fusion gab den Beobachtern unter anderem die Möglichkeit, den Ursprung eines Schwarzen Lochs zu verfolgen, das sich bei der Kollision von Neutronensternen hätte bilden können. Aber eine Entdeckung ist buchstäblich brillant. Dies ist ein überzeugender Beweis dafür, dass eine Neutronensternfusion ein kosmischer Schmelztiegel ist, in dem die schweren Elemente unseres Universums, einschließlich Uran, Platin und Gold, erscheinen.
Es sagt also viel darüber aus, dass das radioaktive Material in einem Kernreaktor, der Katalysator in Ihrem Auto und das Edelmetall in Ihrem Ehering das Ergebnis der Kollision der kleinsten, dichtesten und exotischsten Sterne in unserem Universum sind oder zumindest der Teil von ihnen, der aus den durch die Fusion entstandenen Schwarzen Löchern entkommen kann. Diese Entdeckung wird dazu beitragen, die anhaltende Debatte über den kosmischen Ursprung schwerer Elemente zu lösen, mit der sich Theoretiker seit mehr als einem halben Jahrhundert befassen. Der größte Teil des Wasserstoffs und Heliums in unserem Universum erschien in den ersten Augenblicken nach dem Urknall. Und die meisten Lichtelemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff usw. wurden durch Kernfusion in Sternen gebildet. Die Frage nach der Herkunft der schwersten Elemente ist jedoch noch nicht beantwortet.
„Wir sind auf eine Goldmine gestoßen! sagt Laura Cadonati, Astrophysikerin am Georgia Institute of Technology und stellvertretende Pressesprecherin von LIGO. - Tatsächlich haben wir zuerst das Gravitationswellen- und das elektromagnetische Phänomen als ein einziges astrophysikalisches Ereignis entdeckt. Gravitationswellen erzählen uns die Geschichte von dem, was vor der Katastrophe passiert ist. Elektromagnetische Strahlung erzählt, was danach passiert ist. " Obwohl dies keine endgültigen Schlussfolgerungen sind, sagt Kadonati, wird die Analyse der Gravitationswellen dieses Phänomens im Laufe der Zeit dazu beitragen, die Details darüber aufzudecken, wie Materie beim Verschmelzen in Neutronensternen "gespritzt" wird, und Wissenschaftler werden neue Möglichkeiten erhalten, diese seltsamen Objekte zu untersuchen und herauszufinden, welche Größe sie haben Sie können erreichen, bevor sie zusammenbrechen und ein schwarzes Loch werden. Kadonati bemerkt auch, dass es zwischen dem Ende des Ausbruchs der Gravitationswelle und dem Beginn der Gammastrahlung eine mysteriöse Verzögerung von einigen Sekunden gab. Vielleicht ist dies die Zeitspanne, in der die strukturelle Integrität der Verschmelzung von Neutronensternen für kurze Zeit dem unvermeidlichen Zusammenbruch widerstand.
Viele Forscher haben lange auf diese bahnbrechende Entdeckung gewartet. "Meine Träume sind wahr geworden", sagt der Astrophysiker Szabolcs Marka von der Columbia University und Teil des LIGO-Forschungsteams. In den späten neunziger Jahren wurde dieser Mann ein Anhänger der Gravitationswellenastronomie, ergänzt durch Beobachtungen des elektromagnetischen Spektrums. Mark erinnert sich, dass er in jenen Jahren als Verrückter galt, der versuchte, sich auf zukünftige Beobachtungen von Gravitationswellen vorzubereiten, obwohl es noch einige Jahrzehnte dauerte, bis dieses Phänomen direkt entdeckt wurde. "Jetzt fühlen sich meine Kollegen und ich gerächt", sagt er. „Wir haben dieses System kollidierender Neutronensterne in einer Vielzahl von Signalen untersucht. Wir haben es in Gravitationswellen, in Gammastrahlen, in ultraviolettem Licht, in sichtbarem und infrarotem Licht gesehen.sowie in Röntgenstrahlen und Radiowellen. Dies ist die Revolution und Evolution in der Astronomie, auf die ich vor 20 Jahren gehofft hatte."
France Córdova, Direktor der National Science Foundation, der Bundesbehörde, die den Großteil der LIGO-Mittel bereitstellt, sagte, die jüngste Errungenschaft sei ein "historischer Moment in der Wissenschaft" und wurde durch die anhaltende und langjährige staatliche Unterstützung vieler astrophysikalischer Observatorien ermöglicht. … „Die Erkennung von Gravitationswellen, vom ersten kurzen vibroseismischen Signal auf der ganzen Welt bis zum letzten längeren Signal, rechtfertigt nicht nur die riskante, aber lohnende Investition der National Science Foundation, sondern treibt uns auch dazu an Mach mehr in diese Richtung, sagt Cordova. - Ich hoffe, NSF wird weiterhin Innovatoren und Innovationen unterstützen.das wird unser Wissen verändern und kommende Generationen inspirieren."
Was für eine großartige Gelegenheit
Als die anfänglichen Gravitationswellen der Fusion entdeckt wurden, gefolgt von Gammastrahlen (die sofort von Wissenschaftlern mit dem Fermi-Teleskop und den INTEGRAL-Weltraumteleskopen erkannt wurden), begann ein Rennen herauszufinden, woher die Kollision im Weltraum kam und wie sie nachglühte. Sehr schnell richteten zahlreiche Wissenschaftlerteams ihre vorhandenen Teleskope auf den Teil des Himmels, an dem nach den Berechnungen der Forscher mit LIGO und Virgo die Quelle hätte sein sollen. Es war ein Stück Himmel, das sich über 31 Quadratgrad erstreckte und Hunderte von Galaxien enthielt. (Wenn nur das LIGO-Observatorium verwendet würde, würden diese Beobachtungen der Suche nach dem goldenen Ring auf dem Grund des Pazifischen Ozeans ähneln. Mit dem dritten Datenpunkt von Virgo könnten die Forscher den Standort der Quelle berechnen. Infolgedessen glichen die Beobachtungen eher der Suche nach dem goldenen Ring im Mittelmeer.)
Der Hauptteil der Beobachtungen wurde von Wissenschaftlern in chilenischen Observatorien durchgeführt. Sie begannen ihre Arbeit unmittelbar nach Sonnenuntergang, als der gewünschte Teil des Himmels aus dem Horizont kam. Verschiedene Wissenschaftlerteams verwendeten eine Vielzahl von Suchstrategien. Jemand beobachtete einfach kontinuierlich einen Teil des Himmels und bewegte sich methodisch von einer Seite zur anderen. Jemand zielte auf Galaxien, in denen Neutronensterne am wahrscheinlichsten verschmelzen. Letztendlich erwies sich die zweite Strategie als erfolgreich.
Der erste, der das optische Nachleuchten sah, war ein Doktorand und Forscher an der University of California in Santa Cruz, Charles Kilpatrick. Er saß an seinem Schreibtisch in seinem Büro und sah sich Bilder einiger Galaxien an, nachdem er einen Auftrag von einem seiner Astronomenkollegen Ryan Foley erhalten hatte, der das Projekt mitorganisierte. Das neunte Bild, das er zu studieren begann, war ein Foto, das hastig von Kollegen auf der anderen Seite der Welt aufgenommen und übertragen wurde, die am riesigen Swope-Teleskop am Las Campanas-Observatorium in Chile arbeiteten. Darauf sah er, wonach alle suchten: einen hellblauen Punkt im Zentrum einer riesigen elliptischen Galaxie, einer Ansammlung alter roter Sterne, die 10 Milliarden Jahre alt waren und sich 120 Millionen Lichtjahre entfernt befanden. Sie waren alle namenlosmit Ausnahme der Bezeichnungen in den Katalogen. Es wird angenommen, dass in solchen Galaxien am häufigsten Fusionen von Neutronensternen auftreten, da sie alt sind, ihre Sterne eine hohe Dichte haben und es in solchen Galaxien einige junge Sterne gibt. Kilpatrick verglich dieses Bild mit früheren Bildern derselben Galaxie und sah keinen solchen Punkt auf ihnen. Es war erst kürzlich etwas Neues. "Es wurde mir wirklich langsam klar, was für ein historischer Moment dies war", erinnert sich Kilpatrick. "Aber damals habe ich mich auf meine Aufgabe konzentriert und versucht, so schnell wie möglich zu arbeiten."Kilpatrick verglich dieses Bild mit früheren Bildern derselben Galaxie und sah keinen solchen Punkt auf ihnen. Es war erst kürzlich etwas Neues. "Es wurde mir wirklich langsam klar, was für ein historischer Moment dies war", erinnert sich Kilpatrick. "Aber damals habe ich mich auf meine Aufgabe konzentriert und versucht, so schnell wie möglich zu arbeiten."Kilpatrick verglich dieses Bild mit früheren Bildern derselben Galaxie und sah keinen solchen Punkt auf ihnen. Es war erst kürzlich etwas Neues. "Es wurde mir wirklich langsam klar, was für ein historischer Moment dies ist", erinnert sich Kilpatrick. "Aber damals habe ich mich auf meine Aufgabe konzentriert und versucht, so schnell wie möglich zu arbeiten."
Kilpatrick teilte den Anblick mit anderen Mitgliedern seines Teams, darunter dem Carnegie-Astronomen Josh Simon, der schnell ein Bestätigungsbild mit einem der größten chilenischen Magellan-Teleskope mit einem Durchmesser von sechseinhalb Metern aufnahm. Der blaue Punkt war auch in diesen Bildern vorhanden. Eine Stunde lang maß Simon das Spektrum dieses Punktes, dh die verschiedenen Farben des von ihm emittierten Lichts. Er machte es in gepaarten Aufnahmen mit einer Verschlusszeit von fünf Minuten. Simon glaubte, dass solche Spektralbilder für die weitere Forschung nützlich sein würden. Und wenn nicht, dann können sie auf jeden Fall beweisen, dass dies nicht nur eine gewöhnliche Supernova oder ein anderer kosmischer Betrüger ist. In der Zwischenzeit bemerkten auch andere Wissenschaftlerteams diesen Punkt und begannen, ihn zu untersuchen. Das Team von Foley war jedoch schneller als andere, um eine Bestätigung zu finden und eine Spektralanalyse durchzuführen, um die Führung bei dieser Entdeckung zu sichern. "Wir waren die ersten, die das Bild erhielten, und wir waren die ersten, die die Quelle dieses Bildes identifizierten", sagt Simon. „Und da wir sowohl die erste als auch die zweite sehr schnell erhalten haben, haben wir es geschafft, die erste Spektralanalyse dieser Fusion durchzuführen, die in dieser Nacht niemand in Chile durchführen konnte. Danach haben wir unsere Entdeckung der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft bekannt gegeben. "Danach haben wir unsere Entdeckung der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft bekannt gegeben. "Danach haben wir unsere Entdeckung der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft bekannt gegeben."
Diese ersten spektralen Beobachtungen erwiesen sich als äußerst wichtig für die anschließende Analyse und Lösung einiger Rätsel. Sie zeigten, dass die Überreste der Fusion schnell abkühlen und ihr hellblaues Licht verlieren, das sich in einen tiefen Rubin verwandelt. Diese Daten wurden im Verlauf der Beobachtungen in den folgenden Wochen überprüft und bestätigt, während der sichtbare Punkt verblasste und verblasste und sein Nachleuchten sich verschob und das helle Licht mit einer längeren Wellenlänge in den Infrarotbereich des Spektrums gelangte. Die allgemeinen Muster von Farbe, Abkühlung und Expansion waren sehr ähnlich zu denen, die viele Theoretiker, die unabhängig voneinander arbeiteten, zuvor vorhergesagt hatten. Zuallererst sind dies Brian Metzger von der Columbia University und Dan Kasen von der University of California in Berkeley.
Kurz gesagt, erklärt Metzger, was die Astronomen nach dieser Fusion sahen, könnte man "Kilonova" nennen. Es ist ein intensiver Lichtblitz, der durch die Freisetzung und den anschließenden radioaktiven Zerfall von weißglühendem, neutronenreichem Material eines Neutronensterns erzeugt wird. Während sich dieses Material ausdehnt und abkühlt, werden die meisten seiner Neutronen von den Kernen aus Eisen und anderen schweren Elementen eingefangen, die als Asche der Supernova-Explosion und der Bildung eines Neutronensterns zurückbleiben. „Dies führt dazu, dass innerhalb von etwa einer Sekunde noch schwerere Elemente entstehen, wenn die ausgestoßenen Partikel diese Neutronen einfangen und sich im Raum ausdehnen. Eine dieser Fusionen bildet die untere Hälfte des Periodensystems, nämlich Gold, Platin, Uran usw. “, sagt Metzger. Im Endstadium verschiebt sich das Licht der Kilonova stark in die Infrarotzone, wenn aus dem Ausstoß kaskadierende Neutronen die schwersten Elemente bilden, die sichtbares Licht sehr effektiv absorbieren.
Durch die Messung der spektralen Veränderungen im Kilonova-Körper können Astronomen wiederum die Anzahl der verschiedenen Elemente bestimmen, die während des Fusionsprozesses gebildet werden. Edo Berger, der Kilonovae am Smithsonian Center for Astrophysics studiert und viele und die ehrgeizigsten Beobachtungen dieser Fusion durchgeführt hat, sagt, dass das Ereignis schwere Elemente mit einem Gewicht von 16.000 Erdmassen hervorgebracht hat. "Alles ist da: Gold, Platin, Uran und andere, seltsamste Elemente, die wir in Form von Buchstaben im Periodensystem kennen, obwohl wir ihre Namen nicht kennen", sagt er. "Was den Zerfall betrifft, ist uns die genaue Antwort auf diese Frage noch unbekannt."
Einige Theoretiker schlagen vor, dass die durch die Fusion entstandene Goldmenge nur wenige Zehntel der Erdmasse beträgt. Metzger seinerseits glaubt, dass diese Zahl ungefähr 100 Erdmassen entspricht. Ihm zufolge wurde Platin dreimal mehr als die Masse der Erde und Uran - zehnmal weniger gebildet. Wenn wir die neuen statistischen Schätzungen der Häufigkeit solcher Fusionen auf der Grundlage der neuesten Messungen vergleichen, erhalten wir auf jeden Fall eine ziemlich große Anzahl solcher Ereignisse. „Es gibt genug davon, um die Elemente, die unser eigenes Sonnensystem bilden, und die Vielfalt der Sterne, die wir sehen, zu formen und zu akkumulieren“, sagt Metzger. „Basierend auf dem, was wir gesehen haben, können diese Fusionen detailliert erklärt werden. Es gibt wahrscheinlich andere Möglichkeiten, schwere Elemente zu bilden, aber es scheintdass wir sie nicht brauchen. Ihm zufolge gibt es alle zehntausend Jahre in der Milchstraße nur eine Fusion von Neutronensternen.
Ferne Grenzen
Darüber hinaus kann die Untersuchung des Prozesses der Fusion und Bildung der Kilonova sehr wichtige Informationen darüber liefern, wie die Kollision aufgetreten ist. Zum Beispiel war das Licht vom ersten Auswurf nach der Fusion blauer als von Wissenschaftlern erwartet. Auf dieser Grundlage kamen Metzger und andere Wissenschaftler zu dem Schluss, dass sie die Kilonova nicht direkt, sondern aus einem Winkel betrachten. Basierend auf diesem Szenario stammte der anfängliche blaue Ausstoß aus einer kugelförmigen Hülle oder einem äquatorialen Band aus Material mit niedrigem Neutronengehalt, das mit einer geschätzten Geschwindigkeit von 10% der Lichtgeschwindigkeit aus Neutronensternen herausgeblasen wurde. Spätere und rötere Emissionen könnten von Material mit einem hohen Neutronengehalt stammen, das aus den Polen der Neutronensterne ausgestoßen wurde, als diese mit einer Geschwindigkeit von zwei- bis dreimal schneller kollidierten - wie Zahnpasta.aus der Röhre gedrückt.
Wenn wir dieses Szenario mit detaillierten Beobachtungsdaten im Röntgen- und Funkbereich vergleichen, wird die sehr merkwürdige Natur der mit einer solchen Fusion verbundenen Gammastrahlenemission klarer. Es war der nächste aufgezeichnete Gammastrahlenausbruch, aber auch einer der schwächsten. Es wird angenommen, dass die kurzlebigen Ausbrüche von Gammastrahlen bipolare Ausbrüche intensiver Strahlung sind, die von Magnetfeldern in kollidierenden Neutronensternen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und ausgestoßen werden, wenn sie zusammenwachsen und in ein Schwarzes Loch fallen. Wenn Sie diesen Blitz der Gammastrahlung direkt betrachten (sozusagen von Auge zu Auge), ist er sehr hell. Dies geschieht in den meisten Fällen bei solchen Emissionen, die Astronomen in fernen Teilen des Universums beobachten. Wenn Sie diese Gammastrahlungsstöße jedoch aus einem Winkel betrachten, erscheinen sie eher schwach und können nur erkannt werden, wenn sie innerhalb weniger hundert Millionen Lichtjahre ziemlich nahe beieinander liegen.
Mithilfe der zahlreichen Daten, die durch die Gravitationswellenastronomie gesammelt wurden, können Wissenschaftler die Betrachtungswinkel vieler Kilonovs im gesamten beobachtbaren Teil des Universums im Laufe der Zeit bestimmen. Auf diese Weise können sie großräumige kosmische Strukturen genauer messen und ihre Entwicklung untersuchen. Wissenschaftler werden die Gelegenheit haben, jene Rätsel zu lösen, die viel tiefer liegen als der Ursprung schwerer Elemente, beispielsweise die verwirrende Tatsache, dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern sich mit Beschleunigung unter dem Einfluss einer großen Anti-Schwerkraft-Kraft ausdehnt, die als Dunkle Energie bekannt ist.
Forscher auf dem Gebiet der Kosmologie hoffen, dass sie die Dunkle Energie besser verstehen können, indem sie ihre Auswirkungen auf das Universum genau messen, Objekte in entfernten Regionen des Universums verfolgen, verstehen, wie weit sie entfernt sind und wie schnell sie sich in den sich beschleunigenden Strömen der Dunklen Energie bewegen. Dafür benötigen Wissenschaftler jedoch zuverlässige "Standardkerzen", dh Objekte bekannter Helligkeit, mit denen dieses riesige, allumfassende Feld der Raumzeit kalibriert werden kann. Der Astrophysiker Daniel Holz von der University of Chicago und LIGO hat gezeigt, wie die Verschmelzung von Neutronensternen zu diesen Bemühungen beitragen kann. In seiner Arbeit zeigt er, dass die Stärke der Gravitationswellen, die während der letzten Fusion gebildet wurden,und auch die Kilonova-Emissionen können verwendet werden, um die Expansionsrate der nächsten Teile des Universums zu berechnen. Diese Methode ist auf nur eine Zusammenführung beschränkt und weist daher eine erhebliche Unsicherheit in ihren Werten auf, obwohl sie die mit anderen Methoden erhaltenen Expansionsratendaten bestätigt. In den kommenden Jahren werden jedoch Gravitationswellenobservatorien sowie bodengestützte und Weltraumteleskope der neuen Generation und große Größen zusammenarbeiten und jedes Jahr Hunderte oder sogar Tausende von Kollisionen von Neutronensternen entdecken. In diesem Fall erhöht sich die Genauigkeit der Schätzungen deutlich.obwohl sie die Daten über Expansionsraten bestätigen, die mit anderen Methoden erhalten wurden. In den kommenden Jahren werden jedoch Gravitationswellenobservatorien sowie bodengestützte und Weltraumteleskope der neuen Generation und große Größen zusammenarbeiten und jedes Jahr Hunderte oder sogar Tausende von Kollisionen von Neutronensternen entdecken. In diesem Fall erhöht sich die Genauigkeit der Schätzungen deutlich.obwohl sie die Daten über Expansionsraten bestätigen, die mit anderen Methoden erhalten wurden. In den kommenden Jahren werden jedoch Gravitationswellen-Observatorien sowie bodengestützte und Weltraumteleskope der neuen Generation und große Größen zusammenarbeiten und jedes Jahr Hunderte oder sogar Tausende von Kollisionen von Neutronensternen entdecken. In diesem Fall erhöht sich die Genauigkeit der Schätzungen deutlich.
„Was bedeutet das alles? Und die Tatsache, dass die von LIGO und Virgo durchgeführten Messungen der Gravitationswellen dieser Fusionen durch Kilonova-Modelle ergänzt werden und die Wissenschaftler dann ihre Neigungen und Betrachtungswinkel verstehen und ihre spektrale Entwicklung von blau nach rot untersuchen können. " Dies erklärt der Astrophysiker Richard O'Shaughnessy vom Rochester Institute of Technology und Mitglied des LIGO-Teams. „Dies ist eine sehr starke Kombination von Anstrengungen. Wenn wir die Neigung kennen, können wir die Entfernung berechnen, was für die Kosmologie sehr nützlich sein wird. Was jetzt getan wurde, ist ein Prototyp dessen, was wir in Zukunft regelmäßig tun werden."
"Wenn Sie darüber nachdenken, ist das Universum eine Art Kollider kosmischer Teilchen, und die Teilchen in diesem Kollider sind Neutronensterne", sagt O'Shaughnessy. - Er drückt diese Partikel, und jetzt haben wir die Möglichkeit zu verstehen, was daraus entsteht. Wir werden in den kommenden Jahren eine große Anzahl solcher Ereignisse sehen. Ich weiß nicht genau, wie viele es sein werden, aber die Leute nennen es bereits kosmischen Regen. Auf diese Weise erhalten wir reale Daten, die es uns ermöglichen, sehr unterschiedliche und abrupte Stränge der Astrophysik miteinander zu verbinden, die bisher nur in den Köpfen von Theoretikern oder in Form separater Informationen in Supercomputermodellen existierten. Dies gibt uns die Möglichkeit, die Gründe für die Fülle schwerer Elemente im Weltraum zu verstehen. Dies gibt uns die Möglichkeit, weiche und leicht komprimierbare Kernmaterie unter Bedingungen enormer Dichte zu untersuchen. Wir werden in der Lage sein, die Expansionsrate des Universums zu messen. Diese gemeinsamen Anstrengungen bieten enorme Möglichkeiten für die Hochenergie-Astrophysik und stellen die kommenden Jahrzehnte vor viele Herausforderungen. Grundlage für eine solche Zusammenarbeit sind langfristige Investitionen. Heute ernten wir die Früchte eines riesigen Goldbergs, dessen Masse zehn- oder sogar hundertmal so groß ist wie die Masse der Erde. Dieses Geschenk wurde uns vom Universum überreicht. “
Lee Billings ist stellvertretender Chefredakteur von Scientific American. Er schreibt über Raum und Physik.
