Nobelpreisgewinn hilft beim Start einer neuen Ära der Gravitationsastronomie

Gravitationswellen: Künstler

Künstlerische Illustration, die zwei verschmelzende Schwarze Löcher zeigt, die Wellen im Gewebe der Raumzeit erzeugen, auch bekannt als Gravitationswellen. (Bildnachweis: NASA)

Der Nobelpreis ist erst der Anfang für das neue Gebiet der Gravitationsastronomie.



Am Dienstag (3. Oktober) erhielten drei Forscher den Physik-Nobelpreis 2017 für das Aufspüren von Gravitationswellen, den Wellen in der Raumzeit, die Albert Einstein vor einem Jahrhundert erstmals vorhersagte.

Das Trio – Kip Thorne und Barry Barish vom California Institute of Technology und Rainer Weiss vom Massachusetts Institute of Technology – sind Gründer des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO)-Projekts, das den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen überhaupt ermöglichte , im September 2015. (Das LIGO-Team hat seitdem drei weitere Entdeckungen angekündigt.) [ Gravitationswellen: Was ihre Entdeckung für Wissenschaft und Menschheit bedeutet ]

Die Arbeit von LIGO öffnet eine neue Grenze, genau wie Galileo Galilei 1610, als er mit einem Teleskop die vier größten Monde des Jupiter entdeckte, sagte Thorne.

„So wie die elektromagnetische Astronomie seit vier Jahrhunderten gedeiht und uns immer mehr erstaunliche Einblicke in das Universum ermöglicht, können wir [auch] in den kommenden vier Jahrhunderten dasselbe von der Gravitationsastronomie erwarten“, sagte Thorne während einer Pressekonferenz am Caltech am Dienstag .

Gravitationswellen werden durch die Beschleunigung sehr massiver Objekte erzeugt. Diese Raum-Zeit-Wellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit, aber sie werden nicht gestreut oder absorbiert wie Licht.

„Die Tatsache, dass diese Strahlung so durchdringend ist – nichts hält sie auf – macht sie so, dass Sie nach Dingen suchen können, die Sie noch nie zuvor gesehen haben“, sagte Weiss auf einer MIT-Pressekonferenz am Dienstag. „Man kann Dinge, die man kennt, auf eine neue Weise betrachten. Das ist wirklich der große Schritt nach vorne.'

Die Kombination von Gravitationswellen- und elektromagnetischen Beobachtungen derselben Objekte sollte besonders leistungsstark sein, sagten Forscher.

Die Beobachtungen von LIGO ermöglichen es Forschern bereits, schwer zu untersuchende Schwarze Löcher zu untersuchen; Bei allen vier bisher gemeldeten Entdeckungen verschmelzen Paare dieser lichtfressenden Monster.

Das Projekt könnte auch kollidierende Paare von superdichten stellaren Leichen entdecken, die als Neutronensterne bekannt sind, sagte Weiss. Es ist in der Tat möglich, dass LIGO bereits ein Signal eines solchen Ereignisses . Während seiner Ausführungen am Dienstag sagte Weiss, dass das Team am 16. Oktober eine aufregende Ankündigung machen werde. Er betonte, dass er die Entdeckung noch nicht enthüllen könne, aber er neckte sie ein wenig.

'Wir erwarten auch die Verschmelzung von Neutronensternen, und das gab diesem Feld tatsächlich eine gewisse Glaubwürdigkeit, als entdeckt wurde, dass es Paare von Neutronensternen in unserer Galaxie gibt', sagte Weiss. „Und die Leute haben aufgehört, über uns zu lachen, als das herausgefunden wurde. Die große Frage ist nun, wie oft passiert das, dass zwei Neutronensterne ineinander prallen? Nun, ich werde nicht mehr sagen.'

Mit Laserstrahlen haben Wissenschaftler die physikalischen Verzerrungen entdeckt, die durch passierende Gravitationswellen verursacht werden. Sehen Sie in dieser demokratija.eu-Infografik, wie das LIGO-Observatorium Gravitationswellen jagt.

Mit Laserstrahlen haben Wissenschaftler die physikalischen Verzerrungen entdeckt, die durch passierende Gravitationswellen verursacht werden. Sehen Sie in dieser demokratija.eu-Infografik, wie das LIGO-Observatorium Gravitationswellen jagt.(Bildnachweis: Von Karl Tate, Infografik-Künstler)

Viele sich schnell drehende Neutronensterne, bekannt als Pulsare, senden wahrscheinlich ständig Gravitationswellen aus, fügte Weiss hinzu. Das Studium solcher 'kontinuierlichen Wellen' würde viel aufdecken, nicht nur über Pulsare, sondern auch über die Raum-Zeit-Kräuselungen selbst und wie sie sich bewegen, sagte er.

Und dann gibt es vielleicht den größten Gravitationswellenpreis von allen.

'Wir können vielleicht fast bis an den Anfang der Zeit zurückblicken – kurz nach dem Urknall, was wir mit Licht nicht tun können', sagte der Astrophysiker Brian Schmidt, Vizekanzler der Australian National University, und bezog sich auf die Gravitationswellen, die Wissenschaftler denken wurden während der Periode der 'kosmischen Inflation' erzeugt.

'Dies ist erst der Anfang', Schmidt, der 2011 den Physik-Nobelpreis für seine Hilfe bei der Entdeckung der sich beschleunigenden Expansion des Universums erhielt, sagte in einer Erklärung . (Schmidt teilte sich den Preis in diesem Jahr mit Saul Perlmutter und Adam Riess.) 'Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was sie als nächstes entdecken.'

Obwohl Forscher derzeit nach solchen inflationären Gravitationswellen suchen, könnte es das Werk einer zukünftigen Generation sein, sie tatsächlich zu finden, sagte Weiss. (2014 kündigte ein Astronomenteam die Entdeckung dieser inflationären Wellen an, aber andere Forschungsteams kamen später zu dem Schluss, dass das Signal wahrscheinlich durch kosmischen Staub verursacht. )

Natürlich steckt die Gravitationswellen-Astronomie noch in den Kinderschuhen, daher ist nicht abzusehen, was Wissenschaftler in Zukunft finden werden.

»Ich erwarte in den kommenden Jahren erwartungsvoll einige große Überraschungen«, sagte Thorne.

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