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GRAVITATIONSWELLEN
Verschmelzung von Neutronenstern und Schwarzem Loch?
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
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3. April 2019

In den ersten Wochen des dritten Beobachtungslauf O3 mit den Gravitationswellendetektoren LIGO, Virgo und GEO600 wurden von den Teams bereits mehrere interessante Kandidatensignale aufgespürt. Darunter sind auch Gravitationswellen, die durch die Kollision eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch entstanden sein könnten.

Verschmelzung

Verschmelzung eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch von etwa der fünffachen Masse der Sonne.  Bild: F. Foucart (U. of New Hampshire) und SXS-Kollaboration, Classical and Quantum Gravity, 34, 4 (2017)  [Großansicht]

Am 25. April 2019 beobachteten eines der beiden LIGO-Instrumente und der Virgo-Detektor ein Kandidatensignal. Dies wäre – wenn es bestätigt wird – die erste Verschmelzung zweier Neutronensterne im dritten Beobachtungslauf (O3) der Gravitationswellen-Detektoren, der am 1. April begann. Ein zweites mögliches Signal wurde am 26. April nachgewiesen, das – wenn es bestätigt wird – eine nie zuvor beobachtete Kollision eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch sein könnte. Das zweite Ereignis wurde sowohl von beiden LIGO-Instrumenten als auch vom Virgo-Detektor beobachtet.

Dutzende von Teleskopen auf der Erde und im All sind auf der Suche nach passenden Signalen im elektromagnetischen Spektrum und der Astroteilchenphysik. Bisher gelang für keinen der Kandidaten die Identifizierung eines elektromagnetischen Signals oder einer Ursprungsgalaxie.

"Da im dritten Beobachtungslauf ein größeres Volumen des Universums untersucht wird, können wir nun seltenere und extremere Ereignisse wie die Kollision eines Neutronensterns mit einem anderen kollabierten Stern beobachten", sagt Alessandra Buonanno, Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam. "Wir erwarten in den kommenden Monaten viele weitere Entdeckungen", fügt Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover und Direktor am Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover hinzu. "Theorie und Experiment arbeiten Hand in Hand, um die Geheimnisse des Universums zu lösen."

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Die LIGO Scientific Collaboration und die Virgo Collaboration haben bereits im ersten Monat von O3 drei Kandidaten von Verschmelzungen binärer Schwarzer Löcher identifiziert: am 8. April, 12. April und 21. April. Als die Gravitationswelle am 25. April um 8:18 UTC auf der Erde ankam, nahmen nur das LIGO-Livingston-Instrument und der Virgo-Detektor Daten auf. LIGO Livingston registrierte das Ereignis (derzeit "S190425z" genannt), das für Virgo zu schwach war, um es mit hoher statistischer Signifikanz nachzuweisen. Aus diesen Gründen ist die Lokalisierung von S190425z am Himmel ungenauer als die von GW170817, der ersten Neutronensternverschmelzung, die durch Gravitationswellen entdeckt wurde. Diese von drei Detektoren beobachtete Verschmelzung war viel näher und damit lauter.

Erste LIGO/Virgo-Beobachtungen schränkten die Himmelsposition von S190425z auf zwei Bereiche ein, die zusammen einen großen Teil (etwa 25%) des Himmels ausmachten. Die automatisierte Analyse des Kandidaten bewertete diesen mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 99% als Verschmelzung zweier Neutronensterne. Weitere Untersuchungen durch das LIGO/Virgo-Team verbesserten die Himmelslokalisierung und ergaben, dass das Signal im Abstand von 370 bis 640 Millionen Lichtjahren zur Erde entstand.

Ein zweites (statistisch weniger signifikantes) Kandidaten-Signal wurde am 26. April um 15:22 UTC von beiden LIGO-Detektoren und dem Virgo-Instrument beobachtet. Das Ereignis namens "S190426c" könnte die allererste Beobachtung eines Neutronensterns sein, der mit einem Schwarzen Loch kollidiert oder aber eine weitere Verschmelzung zweier Neutronensterne. Die LIGO/Virgo-Analyse schätzte für dieses Ereignis eine relativ große Entfernung von 900 Millionen bis 1,6 Milliarden Lichtjahren und stellte den Forschenden eine Himmelskarte zur Suche nach passenden Signalen im elektromagnetischen Spektrum und der Astroteilchenphysik bereit.

Nach den beiden öffentlichen LIGO/Virgo-Hinweisen zu S190425z und S190426c wurden mehr als 160 Berichte von elektromagnetischen und Astroteilchen-Observatorien auf der Erde und im All veröffentlicht. Bisher hat keines von ihnen ein zu den Gravitationswellen-Kandidaten passendes Signal identifiziert. Weitere Beobachtungen sind im Gange. Das LIGO/Virgo-Team analysiert derzeit die Gravitationswellendaten genauer, um die statistische Signifikanz beider Ereignisse und die astrophysikalischen Eigenschaften ihrer jeweiligen Quellen besser zu verstehen.

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siehe auch
Gravitationswellen: Neuer Beobachtungslauf beginnt - 1. April 2019
Gravitationswellen: Die Ära der Gravitationswellen-Astronomie - 6. Juli 2016
LIGO: Zweites Gravitationswellen-Signal entdeckt - 16. Juni 2016
Gravitationswellen: Neutronenstern-Paare im Visier - 10. Mai 2016
LIGO: Erste direkte Beobachtung von Gravitationswellen - 11. Februar 2016
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)
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