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Verschmelzung von Neutronenstern und Schwarzem Loch?
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
astronews.com
3. Mai 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 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."
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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