Im Mai 2023, kurz nachdem das Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) für seine vierte Beobachtungsreihe wieder in Betrieb genommen wurde, entdeckte es ein Gravitationswellensignal aus der Kollision eines Objekts, höchstwahrscheinlich eines Sternneutrons, mit einem mutmaßlichen Schwarzen Loch eine Masse, die 2,5 bis 4,5 Mal größer ist als die unserer Sonne.
Dieses Signal mit der Bezeichnung GW230529 ist für Forscher von Interesse, da die Masse des in Frage kommenden Schwarzen Lochs in eine sogenannte Massenlücke zwischen den schwersten bekannten Neutronensternen, die etwas mehr als zwei Sonnenmassen haben, und den leichtesten bekannten Schwarzen Löchern fällt etwa fünf Sonnenmassen. Obwohl das Gravitationswellensignal allein nicht die wahre Natur dieses Objekts offenbaren kann, könnten künftige Entdeckungen ähnlicher Ereignisse, insbesondere solcher, die von Lichtausbrüchen begleitet werden, den Schlüssel zur Beantwortung der Frage liefern, wie leicht Schwarze Löcher sein können.
Das Bild zeigt die Verschmelzung und Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit geringerer Massenlücke (dunkelgraue Oberfläche) mit einem Neutronenstern (stark verzerrt durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs). Dieses Standbild aus einer Fusionssimulation hebt nur die Komponenten geringer Dichte des Neutronensterns hervor, die von 60 Gramm pro Kubikzentimeter (dunkelblau) bis 600 Kilogramm pro Kubikzentimeter (weiß) reichen. Seine Form verdeutlicht die starken Verformungen des Materials geringer Dichte des Neutronensterns. Bildnachweis: Ivan Markin, Tim Dietrich (Universität Potsdam), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik)
„Die neuesten Erkenntnisse belegen die beeindruckende wissenschaftliche Leistungsfähigkeit des Gravitationswellendetektor-Arrays, das deutlich empfindlicher ist als während der dritten Beobachtungsperiode“, sagt Jenne Driggers (PhD ’15), Detektionswissenschaftlerin am LIGO Hanford in Washington. neben LIGO Livingston in Louisiana eine von zwei Einrichtungen, aus denen das LIGO-Observatorium besteht.
LIGO schrieb 2015 Geschichte, nachdem es erstmals Gravitationswellen im Weltraum direkt nachgewiesen hatte. Seitdem haben LIGO und sein Partnerdetektor in Europa, Virgo, fast 100 Verschmelzungen zwischen Schwarzen Löchern, eine Handvoll zwischen Neutronensternen sowie Verschmelzungen zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern entdeckt. Der japanische KAGRA-Detektor trat 2019 dem Gravitationswellennetzwerk bei, und das Wissenschaftlerteam, das gemeinsam die Daten der drei Detektoren analysiert, ist als LIGO-Virgo-KAGRA (LVK)-Kollaboration bekannt. Die LIGO-Observatorien werden von der National Science Foundation (NSF) finanziert und von Caltech und MIT entworfen, gebaut und betrieben.
Die neuesten Erkenntnisse deuten auch darauf hin, dass Kollisionen mit leichten Schwarzen Löchern häufiger vorkommen könnten als bisher angenommen.
„Diese Entdeckung, das erste unserer aufregenden Ergebnisse aus der vierten LIGO-Virgo-KAGRA-Beobachtungskampagne, zeigt, dass es möglicherweise eine höhere Rate ähnlicher Kollisionen zwischen Neutronensternen und massearmen Schwarzen Löchern gibt, als wir vorher nicht gedacht hätten.“ “, sagt Jess McIver. Assistenzprofessor an der University of British Columbia, stellvertretender Sprecher der LIGO Scientific Collaboration und ehemaliger Postdoktorand am Caltech.
Vor dem GW230529-Ereignis wurde ein weiteres interessantes Massenlücken-Kandidatenobjekt identifiziert. Bei diesem Ereignis, das im August 2019 stattfand und als GW190814 bekannt ist, wurde im Rahmen einer kosmischen Kollision ein kompaktes Objekt mit 2,6 Sonnenmassen gefunden. Wissenschaftler wissen jedoch nicht, ob es sich wie ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch verhielt.
Nach einer Wartungs- und Modernisierungspause wird die vierte Detektorbeobachtungskampagne am 10. April 2024 fortgesetzt und bis Februar 2025 fortgesetzt.
Geschrieben von Whitney Clavin
Quelle: Caltech
Ursprünglich veröffentlicht in The European Times.
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