LIGO: Erste direkte Beobachtung von Gravitationswellen

Bynaus

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Woher weiß man das eigentlich?

Das Signal selbst gibt dir einen Aufschluss darüber, wie massiv die verschmelzenden Schwarzen Löcher sind. Die Theorie (und die Details des Signals, welche diese bestätigen) sagt dir, wie viel Energie abgestrahlt wird. Man weiss also, wie "laut" die Quelle sein muss. Die Distanz ergibt sich dann aus der "Lautstärke" des gemessenen Signals.

Können diese Detektoren die Richtung feststellen, aus der ein Signal stammt?

Ja, relativ grob, da das Signal von zwei Detektoren gefunden wurde (aus Signaldistanz zwischen den Detektoren und ihrer jeweiligen Ausrichtung im Raum). Andere Detektoren werden in Sachen Empfindlichkeit bald gleichziehen, so dass man die Signale immer besser wird verorten können.
 

Eeitti-Ooitti

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Danke für die Erläuterung. Dann hat man das Signal also nur "gehört" - und nicht erst was gesehen (visuell, GRB, oder was auch immer) und danach geprüft, ob zum fraglichen Zeitpunkt auch ein Signal bei LIGO eingegangen ist?
 

RPE

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ralfkannenberg

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(an der nur ich teilgenommen habe, aber das nur am Rande)
Hallo RPE,

das macht nichts, da bist Du sogar in guter Gesellschaft mit den Gravitationswellen-Experimentatoren: die haben ja auch nur ein Ereignis. Da besteht aber sehr guter Anlass zur Hoffnung, dass die bis Ende des Jahres noch weitere haben werden, aber leider wollen die ja schon dieses Jahr den Nobelpreis und nicht erst nächstes Jahr.

Was das Basejumping anbelangt, da mache ich aber von meinem Veto-Recht Gebrauch: halbwegs festen Boden unter meinen Füssen oder gerne auch Wasser unter meinem Bauch sind ja ok, aber das war es dann auch schon. Luft, auch wenn mit einem Seil oder Fallschirm gesichert, war noch nie mein Ding.

Also: weitere Sednas, damit wir besser verstehen, wie sich unser Sonnensystem entwickelt hat :)


Freundliche Grüsse, Ralf
 
Zuletzt bearbeitet:

DELTA3

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Das Signal selbst gibt dir einen Aufschluss darüber, wie massiv die verschmelzenden Schwarzen Löcher sind. Die Theorie (und die Details des Signals, welche diese bestätigen) sagt dir, wie viel Energie abgestrahlt wird. Man weiss also, wie "laut" die Quelle sein muss. Die Distanz ergibt sich dann aus der "Lautstärke" des gemessenen Signals.

Ist das wirklich so? Würden nicht zwei massereichere SL in größerer Entfernung die gleiche "Lautstärke" ergeben?

Können diese Detektoren die Richtung feststellen, aus der ein Signal stammt?

Ja, relativ grob, da das Signal von zwei Detektoren gefunden wurde (aus Signaldistanz zwischen den Detektoren und ihrer jeweiligen Ausrichtung im Raum). Andere Detektoren werden in Sachen Empfindlichkeit bald gleichziehen, so dass man die Signale immer besser wird verorten können.

Kann man aus dem Unterschied der Signale in den beiden Detektorarmen die Richtung bestimmen, oder können die nur das Differenzsignal messen?

Delta3
 

ralfkannenberg

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Taking these possibilities into account we expect between 3 and 90 significant black hole merger detections during the next observing run, and a nearly 100% chance of detecting at least 1. By the end of 2016 we will have enough black hole merger calculations to accurately measure the rate and mass distribution of black hole mergers. The detection of GW150914 is just one step into a brand new era of astronomy and astrophysics, and many more exciting discoveries are waiting for us.
Woohoo! :)
Prima ! Dann soll man dieses eine Jahr noch warten und wenn man noch zwei weitere Ereignisse hat und diese soweit ok sind, den Nobelpreis verleihen.

Das könnte dann also schon 2017 der Fall sein.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

seballa

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Woher weiß man das eigentlich? Gibt es Beobachtungen im optischen Bereich, oder einen Gammablitz, die man diesem Ereignis zuordnen konnte? Oder erschließt sich das alles aus der Form des aufgezeichneten Signales? Können diese Detektoren die Richtung feststellen, aus der ein Signal stammt?

Das entdeckte Signal entstand durch die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung

Die Frage habe ich mir auch gestellt. Ich denke, dass man dabei auch die zeitlichen Unterschiede des Eintreffens nutzt. Auch wenn die Oberfläche einer Kugel mit 1,3 Milliarden Lichtjahren Durchmesser in dem Bereich von einigen KM sehr sehr flach ist, bei der unglaublichen Genauigkeit der Detektoren sollte das gehen (puh, eigentlich sollte ich das ja ausrechnen können...).

Was ich spannend finde ist die Frage, wie wirkt sich so eine Welle aus, wenn man näher an der Ursache ist. DAS habe ich mal versucht auszurechnen. Ich habe als Basis vereinfacht 1Mrd. Lichtjahre genommen und als Veränderung bei uns, die maximale Empfindichkeit von LIGO, da habe ich 10-²² m gefunden.

Die Längenveränderung in einem Lichtjahr Entfernung währen bei so einem Ereignis dann immer noch nur 0,1 Milimeter. Ob das für ein kitzeln im Bauch ausreicht??
In 1000AE Entfernung komme ich auf ~80cm das würde dann bei einem Beobachter schon einiges durcheinander bringen oder bekommt er davon dann trotzdem nichts mit, seiner Umgebung passiert ja genau das gleiche... mit Lichtgeschwindigkeit.

Grüße

Seballa


p.S.: Ja ich weiß, das Universum ist flach :confused: aber wenn ich es richtig verstanden habe breiten sich die Gravitationswellen nach den Modellen in alle Richtungen ergo? kugelförmig? aus)
 

UMa

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Ist das wirklich so? Würden nicht zwei massereichere SL in größerer Entfernung die gleiche "Lautstärke" ergeben?
Nein. Die gesamte abgegebene Energie wäre zwar größer, aber auch über einen längeren Zeitraum verteilt. Die "Lautstärke" ist bei verschmelzenden schwarzen Löchern unabhängig von der Masse. Bei doppelter Masse beispielsweise wäre die Frequenz nur halb so groß und das ganze Ereignis würde doppelt solange dauern. Man kann also aus der Frequenz die Masse bestimmen und aus der "Lautstärke" die Entfernung.

Grüße UMa
 

Herr Senf

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...Die Längenveränderung in einem Lichtjahr Entfernung währen bei so einem Ereignis dann immer noch nur 0,1 Milimeter.
Ob das für ein kitzeln im Bauch ausreicht?? In 1000AE Entfernung komme ich auf ~80cm das würde dann bei einem Beobachter schon einiges ...

Hallo Seballa, ich habe andersrum gerechnet ;)

die Amplitude berechnet sich bei einem Merger näherungsweise zu a < Rs/D , wobei Rs - Schwarzschild und D - Abstand
Das resultierende SL hatte etwa 60 Mo, damit einen "Radius" von 180 km, der innere stabile Rand der Akkretionsscheibe liegt bei 540 km,
darunter geht sowieso alles kaputt. Die Amplitude ebener Graviwellen fällt also mit 1/R linear ab, was günstig ist für die Reichweite.

So kommen wir auf folgende relative Dehnungen/Stauchungen für die Abstände D
540 km ~ 0,3 / 1.000 km ~ 0,2 / 10.000 km ~ 0,02 , in einer AE nur noch 0,000001 = die Sonne würde uns nichts tun.

Grüße Senf
 

ralfkannenberg

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Das Paper (soweit ich sehen kann, frei verfügbar) ist hier: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
Hallo zusammen,

hierzu eine Frage:

A pair of neutron stars, while compact, would not have the required mass, while a black hole neutron star binary with the deduced chirp mass would have a very large total mass, and would thus merge at much lower frequency. This leaves black holes as the only known objects compact enough to reach an orbital frequency of 75 Hz without contact. Furthermore, the decay of the waveform after it peaks is consistent with the damped oscillations of a black hole relaxing to a final stationary Kerr configuration.

Eine Zeitlang waren doch auch noch so "Quarksterne" recht chic, als Zwischenstufen von massereichen Sternen, die zu viel Masse haben, um einen Neutronenstern bilden zu können, d.h. also dass das Pauli'sche Ausschliessungsprinzip der Neutronen den Gravitationskollaps nicht aufhalten kann, die aber trotzdem nicht zur Singularität zu kollabieren brauchen.

Was ist denn aus denen geworden - konnten die inzwischen widerlegt werden ? Im Artikel scheinen die ja keine Rolle zu spielen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

DELTA3

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Danke UMa für die Erklärung,

Nein. Die gesamte abgegebene Energie wäre zwar größer, aber auch über einen längeren Zeitraum verteilt. Die "Lautstärke" ist bei verschmelzenden schwarzen Löchern unabhängig von der Masse.

Ich dachte immer, die Amplitude der G-Welle wäre um so größer, je größer die Massenveränderung ist. Ist das bei merging SLs anders als z. B. bei Supernovae ?

Gruß, Delta3
 

UMa

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Ich dachte immer, die Amplitude der G-Welle wäre um so größer, je größer die Massenveränderung ist. Ist das bei merging SLs anders als z. B. bei Supernovae ?
Die Amplitude ist bei größerer Masse auch größer. Die maximale abgestrahlte Leistung aber nicht.
Grüße UMa
 

zabki

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So kommen wir auf folgende relative Dehnungen/Stauchungen für die Abstände D
540 km ~ 0,3 / 1.000 km ~ 0,2 / 10.000 km ~ 0,02 , in einer AE nur noch 0,000001 = die Sonne würde uns nichts tun.

wenn in 1 AE eine vergleichbare Energiemenge in Form von Licht freigesetzt würde, würden wir das doch recht wohl merken (bzw. hätten wohl kaum noch Zeit, das zu merken)?
Warum haben Gravitationswellen nicht entsprechende Wirksamkeit? Sind wir quasi "durchsichtig" für diese?
 

Herr Senf

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@ Zabki,
das liegt an den "kleinen" Auswirkungen auf die "metrischen Verhältnisse", zwar viel Energie aber wenig "Wackel"

Die Einsteinschen Gleichungen Guv = (8πG/c[sup]4[/sup])*Tuv sowas wie das Hooksche Federgesetz F = D*Δl ,

und die Kopplung ist hier nur G/c[sup]4[/sup] ~ 10[sup]-43[/sup], sozusagen viel Kraft aber wenig Dehnung
 

FrankSpecht

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Moin Ralf,
ich will noch einmal kurz auf diese beiden Äußerungen von dir eingehen, damit das von anderen Lesern nicht falsch verstanden wird:
Meine grösste Sorge gilt bei nur einem Ereignis einem nicht erkannten systematischen Fehler.
die haben ja auch nur ein Ereignis.
Es gab ein (astronomisches) Ereignis, aber zwei unabhängige Messungen davon, die perfekt zueinander passen.
Ich kann mir nicht vorstellen, das soetwas durch einen systematischen Fehler hervorgerufen werden könnte (außer durch eine bewusste Manipulation), da die Detektoren ja unabhängig voneinander arbeiten.
 

ralfkannenberg

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Es gab ein (astronomisches) Ereignis, aber zwei unabhängige Messungen davon, die perfekt zueinander passen.
Hallo Frank,

das reduziert natürlich das Risiko eines systematischen Fehlers, aber der systematische Fehler kann auch woanders liegen. Beispielsweise darin, dass da etwas ganz anderes die Ursache war und es halt gerade nur gut passt.

Sagen wir es so: in meinen (zum Glück wenigen) Physik-Praktika habe ich die systematischen Fehler immer gefürchtet, und mit Fehlerechnungen findet man die leider auch nicht heraus.

Nehmen wir das OPERA-Experiment: die sind letztlich auch einem systematischen Fehler auf den Leim gegangen; da war die Autorenschaft auch riesig gross und der Hauptunterschied war eigentlich nur, dass die etwas gemessen haben, was niemand wirklich geglaubt hatte, während man nun etwas gemessen hat, was alle ohnehin erwartet haben.

Und ja, man hat nicht nur etwas gemessen, was man ohnehin erwartet hat, man hat es auch da gemessen, wo man es vermutet hat, nämlich bei einem Merger zweier hinreichend massereicher stellarer Schwarzer Löcher. Dass es übrigens zwei stellare Schwarze Löcher waren hat man meinem Verständnis nach "nur" indirekt gezeigt, wobei man dabei auch "nur" zwei Alternativen ausgeschlossen hat, nämlich den Merger zweier Neutronensterne und den Merger eines stellaren Schwarzen Loches mit einem Neutronenstern. Natürlich: es ist selbstverständlich, dass man sich diese beiden Alternativen näher anschauen musste; ob man noch weitere - "weniger naheliegende" - Alternativen überprüft hat entzieht sich allerdings meiner Kenntnis.

Mit weiteren astronomischen Ereignissen lässt sich allerdings dieses Risiko wohl weiter reduzieren.


Ich kann mir nicht vorstellen, das soetwas durch einen systematischen Fehler hervorgerufen werden könnte (außer durch eine bewusste Manipulation), da die Detektoren ja unabhängig voneinander arbeiten.
Nein, eine Manipulation kann man bei einer so grossen Autorenschaft ausschliessen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

DELTA3

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Die Amplitude ist bei größerer Masse auch größer. Die maximale abgestrahlte Leistung aber nicht.

Das ist mir zu hoch, das verstehe ich nicht. Wenn die Amplitude größer wird, muss doch auch die Leistung größer werden. Oder meinst du vielleicht das Integral der Leistung über der Zeit?

Gruß, Delta3
 

Herr Senf

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Hallo Ralf, du ewiger "Zweifler",

heute ist arxiv voll mit mehreren Artikeln zu den "wenn und abers", über die hier gemutet wird.
Die haben die Bekanntgabe tatsächlich im vollen Umfang vorbereitet, auf jede Frage vorbereitet.

Eine Übersicht zum Ablauf findest du nochmal hier http://arxiv.org/abs/1602.03839 dort auf Seite 14:
Die hatten noch ein zweites Ereignis am 12.10.15 mit 23 Mo und 13 Mo in 3,5! Mrd Lichtjahren.
Aber eben nicht so klar und überzeugend wie das erste vom 14.09. lustigerweise noch aus der Testphase.
Der offizielle Wissenschaftsbetrieb wurde ja erst am 18.09. aufgenommen.

Grüße Senf
 
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