Gravitationswellen: Neuer Beobachtungslauf beginnt

astronews.com Redaktion

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Die LIGO-Detektoren in den USA, mit denen im vergangenen Jahr erstmals Gravitationswellen direkt nachgewiesen werden konnten, haben mit ihrem zweiten Beobachtungslauf begonnen. Wegen der erhöhten Empfindlichkeit erwarten die beteiligten Wissenschaftler noch deutlich mehr verdächtige Signale. Im kommenden Jahr wird zudem auch ein italienischer Detektor mit Messungen beginnen. (1. Dezember 2016)

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DELTA3

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Wird eigentlich die gesamte bei der Verschmelzung von Schwarzen Löchern freiwerdende Energie als Gravitationswelle abgegeben?

Delta3
 

Herr Senf

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So ziemlich alle, meßbare "Nebeneffekte" hat man bisher nicht detektiert bei SL+SL, müßten aber bei SL+NS und NS+NS auftreten.
Würde man nach Newton abschätzen, würde max 25% der beteiligten Massen als Gravitationswellen-Energie abgestrahlt.
Die post-Newton-Näherung nach ART bzw. die numerische Relativitätstheorie ergibt ca. 5% als komplizierte Rechnung.
Das finale SL bei GW150914 hatte 62 Sonnenmassen, die beiden vorher brachten 65 auf die Waage, 3 So wurden abgestrahlt.
Das passierte innerhalb ~ 0,3 Sekunden, inspiral ~0,2s, merger ~0,01s (~ eine Schwingung), ring-down ~0,02s zur "Beruhigung".

Grüße Dip
 

pane

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Gilt eigentlich NS+NS=SL? Oder könnte auch NS+NS=NS gelten? Und muss es sicher ein NS sein, oder könnte zumindest ein Partner noch eine aktive Sonne sein?

Mit freundlichen Grüssen
pane
 

DELTA3

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Das finale SL bei GW150914 hatte 62 Sonnenmassen, die beiden vorher brachten 65 auf die Waage, 3 So wurden abgestrahlt.

Deshalb habe ich ja gefragt. 3 Mo sind schon eine gewaltige Energiemenge, und die wird in weniger als 0,3 sec. verheizt. Kann man unabhängig davon die Energie der Gravitationswelle berechnen und überprüfen, ob diese mit dem Massenverlust übereinstimmt?
Wie konnte man überhaupt die Massenveränderung messen, wenn da nur noch ein einzelnes SL war?

@pane:

Ein NS hat meines Wissens mindestens 1,3 Mo, es können aber auch über 2 Mo sein. Bei der Verschmelzung gibt es eine SN und es wird dann nicht genug Masse übrig bleiben für ein SL.

Gruß, Delta3
 

DELTA3

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Wie viele Theorien haben wir eigentlich zu diesem Thema?

Was meinst du damit? Gibt es nach der ART weitere Theorien?


Weißt Du eigentlich, was da genau gemessen wurde?

Nein. Bestimmt kenne ich nicht alles, was zu diesem Thema veröffentlicht wurde. Aber dass bei der Verschmelzung 3 Mo 'verloren' gingen, habe ich auch gelesen.

Weisst du, wieviel Energie 3Mo entspricht? Das dürfte mehr als das 50-fache der Energie sein, die unsere Sonne über ihre gesamte Lebensdauer in 10 Milliarden Jahren erzeugt. Eine Supernova ist ein winziger Funken dagegen! Ist es da nicht gerechtfertigt, zu fragen ob diese gewaltige Energie in einer einzigen Gravitationswelle von 0,3 sec steckt?

Gruss, Delta3
 

pane

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was passiert denn, wenn sich die beiden SL im Zentrum unserer Milchstrasse vereinen? Mal angenommen uns würde es da noch geben, was eher unwahrscheinlich ist.

Mit freundlichen Grüssen
pane
 

Bernhard

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was passiert denn, wenn sich die beiden SL im Zentrum unserer Milchstrasse vereinen?
Die Amplitude der Welle wäre um einen Faktor von etwa 2.5e9 stärker. Bei einer gemessenen Amplitude von 1.0e-21 ergibt das 2.5e-12, was immer noch ziemlich klein ist. Für den Alltag auf der Erde hätte das meiner Meinung nach keine direkten Auswirkungen.
 

Herr Senf

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Die Amplitude der Welle wäre ... 2.5e-12, was immer noch ziemlich klein ist. Für den Alltag auf der Erde hätte das meiner Meinung nach keine direkten Auswirkungen.

Das zentrale SL hat 4,3 Mio So, der intermediäre "Begleiter" in 200 Lj Entfernung wird auf 100.000 So geschätzt, Massenverhältnis 43:1,
das gibt eine Schramme beim Einparken.

Ich hab mal für einen maximalen Merger 2*2,2 mit einer Endmasse von 4,4 Mio So abgeschätzt mit der Amplitude a < 10[SUP]-17[/SUP] (10kpc/D)*(M/Mo).

Bei einer Sonnenentfernung von 26.000 Lj = 8 kpc kommt eine maximale Amplitude von a < 5*10[SUP]-11[/SUP] für das "schlimmste" Ereignis raus.
Das ist weniger als 1 mm Längenänderung auf den Durchmesser der Erde, der Mond macht mehr Gezeitenkräfte (Auslenkung 30 cm).

Grüße Dip

PS: die Venus schafft es in unterer Konjunktion bis 0,02 mm Auslenkung auf der Erde
eine "ordentliche" Gravitationswelle von 10[SUP]-12[/SUP] wäre also mit dem Einfluß der Venus vergleichbar
 
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Bernhard

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Das zentrale SL hat 4,3 Mio So, der intermediäre "Begleiter" in 200 Lj Entfernung wird auf 100.000 So geschätzt
Danke für den Hinweis. Von dem Begleiter hatte ich noch nichts gelesen. Bei meiner Abschätzung bin ich von dem Merger des LIGO-Nachweises ausgegangen.

BTW: Was ist der Unterschied zwischen So und Mo? Scheinbar wird das hier synonym verwendet.
 

DELTA3

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Zitat von DELTA3
Weisst du, wieviel Energie 3Mo entspricht?

Ehrlich gesagt hat mich dieser Wert auch etwas geschockt. Andererseits habe ich momentan keinen Grund, den Wert ernsthaft anzuzweifeln.

Vor allem, wenn man bedenkt, dass der größte Teil der Gravitationswellenenergie beim 'Spiral in' aus dem Verlust an Bewegungsenergie stammt. Nach welcher Theorie entsteht denn dieser Massenverlust beim 'Merging'?

Dieser Massenverlust von 3Mo wurde ja offensichtlich auch nicht tatsächlich gemessen, wie du schreibst:

Die LIGO-Daten werden mit Computersimulationen interpretiert: http://www.nature.com/news/3d-simula...ic-yet-1.17360

Gruß, Delta3
 

Ich

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Die Amplitude der Welle wäre um einen Faktor von etwa 2.5e9 stärker. Bei einer gemessenen Amplitude von 1.0e-21 ergibt das 2.5e-12, was immer noch ziemlich klein ist. Für den Alltag auf der Erde hätte das meiner Meinung nach keine direkten Auswirkungen.
Die Amplitude geht mit 1/r, wäre also nur 50000 mal größer und hier also nur 5e-17.
Vor allem, wenn man bedenkt, dass der größte Teil der Gravitationswellenenergie beim 'Spiral in' aus dem Verlust an Bewegungsenergie stammt. Nach welcher Theorie entsteht denn dieser Massenverlust beim 'Merging'?
Letztendlich kommt alles aus potentieller Energie, wenn man so will. Und die Theorie ist natürlich die ART.
 

Herr Senf

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Das zentrale SL hat 4,3 Mio So, der intermediäre "Begleiter" in 200 Lj Entfernung wird auf 100.000 So geschätzt, ...

Ich hab mal für einen maximalen Merger 2*2,2 mit einer Endmasse von 4,4 Mio So abgeschätzt mit der Amplitude a < 10[SUP]-17[/SUP] (10kpc/D)*(M/Mo).

Bei einer Sonnenentfernung von 26.000 Lj = 8 kpc kommt eine maximale Amplitude von a < 5*10[SUP]-11[/SUP] für das "schlimmste" Ereignis raus. ...
Gucken wir uns mal die Verhältnissen beim Inspiralen "Abbau von Epot" kurz vor dem schon relativistischen Zusammensturz an:

Das zentrale SL mit 4,3 Mio So hat einen Schwarzschildradius von Rz = 13 Mio km.
Das begleitende "kleine" SL hat 100.000 So und damit einen Rb = 300.000 km.
Die marginal stabile Umlauf-Bahn ist für ein nichtrotierendes SL bei Rms = 6*Rz, also im Abstand von 78 Mio km.

Die Amplitudenformel ist einfach a = (Rz*Rb) / (R*D) mit R = Bahnradius (hier 6*Rz) und D = 26.000 Lj zur Erde.

Die Amplitude wird demnach a = 2*10[SUP]-13[/SUP] sein, kurz vor der Berührung bei R = 1,2*Rz ansteigen bis a = 10[SUP]-12[/SUP] .

Grüße Dip
 

Bernhard

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Die Amplitude geht mit 1/r,
Ja, Danke.

EDIT: Es ist so ähnlich, wie bei den Radiowellen. Die Energiestromdichte der Welle nimmt mit r² ab (das habe ich in der Rechnung verwendet), die Energiestromdichte ist aber proportional zum Quadrat der Amplitude und damit ist die Amplitude umgekehrt proportional zu r.
 
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DELTA3

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Zitat von DELTA3
Vor allem, wenn man bedenkt, dass der größte Teil der Gravitationswellenenergie beim 'Spiral in' aus dem Verlust an Bewegungsenergie stammt. Nach welcher Theorie entsteht denn dieser Massenverlust beim 'Merging'?

Letztendlich kommt alles aus potentieller Energie, wenn man so will. Und die Theorie ist natürlich die ART.

Das muss dann wohl so sein. Aber kann in einer einzigen Gravitationswelle tatsächlich die gewaltige Energie von 3Mo stecken? Leider weiss ich nicht, wie das nach der ART berechnet wird und muss es also wohl glauben.

Freundliche Grüße
Delta3
 
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