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Titelstory
Quelle von Gravitationswellen durch Gammastrahlenausbruch identifiziert

Peter Friedrich, Pörnbach

Galaxie NGC 4993 im Sternbild Hydra, aufgenommen mit dem Instrument "GROND" am 2,2-m-Teleskop auf La-Silla; markiert ist die Position der sog. Kilonova, die bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne aufleuchtete [ESO / S. Smartt & T.-W. Chen]

Am 17. August 2017 wies das amerikanische Laser-Interferometer Gravi-tational-Wave Observatory (LIGO) zum bislang sechsten Mal Gravitationswellen nach; nach dem Beobachtungsdatum trägt das Ereignis die Bezeichnung „GW170817“. Erst kürzlich gab es für den Nachweis von Gravitationswellen, der erstmals Ende 2015 gelungen war, den Physik-Nobelpreis.

Fast genau hundert Jahre zuvor hatte Albert Einstein die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie formuliert und daraufhin die Existenz von Gravitationswellen postuliert, die sich ebenso schnell wie das Licht ausbreiten und immer auftreten, wenn Massen beschleunigt werden. Man kann diese Wellen als „Kräuselungen“ der Raum-Zeit bezeichnen. Wie die elektromagnetischen Wellen, die durch beschleunigte elektrische Ladung anstatt von Masse hervorgerufen werden, handelt es sich um Transversalwellen, d.h. die Raumverzerrungen verlaufen quer zur Ausbreitungsrichtung. Da überall im Universum Himmelskörper beschleunigten Bewegungen unterliegen, sollten Gravitationswellen allgegenwärtig sein – und das sind sie wahrscheinlich auch.

Nur der Nachweis ist sehr schwierig, weil die zu messenden Raumverzerrungen ex-trem gering sind. Bei dem ersten entdeckten Gravitationswellenereignis, das relativ stark war, betrug die gemessene Längenänderung nur ein Milliardstel Nanometer auf einen Kilometer. Verursacher jenes Ereignisses waren zwei verschmelzende Schwarze Löcher, die unmittelbar vor ihrer Vereinigungen spiralförmig aufeinander stürzten – eine extreme Beschleunigung zweier großer Massen, die ihre Signatur den Gravitationswellen so aufprägte, wie es sich aus der Allgemeinen Relativitätstheorie berechnen lässt. Durch den Vergleich der Messungen mit dem theoretischen Modell konnten sogar die Massen der verschmolzenen Schwarzen Löcher bestimmt werden. Dennoch weiß niemand, wo im Universum sich das spektakuläre Phänomen ereignete, denn die Herkunftsrichtung eines Gravitationswellensignals lässt sich nur ungenau messen.

 

Titelbild Ausgabe 1/2018

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