Gravitationswellen

Ja, sie wurden schon in einigen Threads erwähnt. Ich will hier mal neu beginnen, da auch neue Experimente bevorstehen:


Gravitationswellen sind bislang nur indirekt nachgewiesen worden.   Bild: NASA

Zitat:
Am 18. Mai begann der italienisch-französische Detektor Virgo mit dem ersten "Science-Run". Auf einer Pressekonferenz am gestrigen Dienstag fiel außerdem der Startschuss für einen Datenaustausch zwischen Virgo und den Gravitationswellen-Detektoren LIGO in den USA und GEO600 in Deutschland. Mit der Kooperation wollen die beteiligten Wissenschaftler die Wahrscheinlichkeit erhöhen, möglichst bald Erfolge bei ihrer Suche nach Gravitationswellen vorweisen zu können. "Jetzt beginnt eine deutlich engere wissenschaftliche Zusammenarbeit", wertete Professor Bernhard Schulz als Vertreter des britisch-deutschen GEO600-Detektors die Aufnahme von Virgo in den Verbund. "Durch den kompletten Austausch unserer Daten und die Koordination unserer Arbeit wird die Empfindlichkeit aller Detektoren deutlich verbessert. Die Wissenschaft ist der große Gewinner."

Das Prinzip von Detektoren wie Virgo, LIGO und GEO600 ist ähnlich: Es basiert auf einem Michelson-Interferometer, bei dem ein Laserstrahl geteilt wird und die beiden Teilstrahlen jeweils eine Teststrecke durchlaufen. Am Ende werden sie reflektiert und laufen zurück in einen Detektor. Die Apparatur kann nun so eingestellt werden, dass sich die beiden Lichtwellen im Normalfall überlagern und somit auslöschen. Der Detektor misst also nichts. Kommt aber einer der beiden Lichtstrahlen mit einer Gravitationswelle in Kontakt, stimmt die perfekte Überlagerung nicht mehr und der Detektor registriert ein Signal

Mehr zu lesen, hier:

http://www.astronews.com/news/artikel/2007/05/0705-025p.html

 

LISA (Laser_Interferometer_Space_Antenna) soll auch nach Gravitationswellen suchen.

Mehr Informationen dazu hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_Antenna

Moin,

passend zum Thema:


Bild: Das Bild zeigt die verschiedenen Phasen bei der Verschmelzung von zwei Galaxien. In den beiden grauen Ausschnitten sind zwei Ansichten von Schwarzen Löchern nach der Vereinigung sichtbar. (Grafik: Uni Zürich)

Die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein bildet die Grundlage für das moderne Verständnis der Schwerkraft. Viele ihrer Vorhersagen wurden bereits experimentell nachgewiesen. Eine wichtige Konsequenz der Theorie, die bisher nicht bestätigt werden konnte, ist die Existenz von Gravitationswellen. Einsteins Theorie sagt voraus, dass Änderungen in starken Gravitationsfeldern Deformationen in der so genannten Raum-Zeit erzeugen, ähnlich den Wellen, die ein in einen Teich geworfener Stein auf der Wasseroberfläche hervorruft.

Die Amplitude dieser Gravitationswellen wächst mit der Stärke des Gravitationsfeldes. In unserem Universum besitzen Schwarze Löcher die stärksten Gravitationsfelder. Wellen werden allerdings nur erzeugt, wenn sich das Gravitationsfeld zeitlich ändert. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn sich zwei Schwarze Löcher nähern und miteinander verschmelzen. Aber wann und wie geschieht dies? Die gegenwärtige Theorie zur Entwicklung der Galaxien sagt voraus, dass jede massive Galaxie in ihrem Zentrum ein supermassives Schwarzes Loch besitzt. Diese Objekte können eine Masse von Millionen oder gar Milliarden Sonnen besitzen. Auch im Zentrum unserer Milchstrasse konnte ein derartiges supermassives Schwarzes Loch nachgewiesen werden. Dazu wurde die Bewegung von Sternen in seiner Umgebung untersucht.

Verschmelzen die Schwarzen Löcher?
Dass Galaxien tatsächlich kollidieren und verschmelzen, belegen eindrucksvolle Bilder, die von Teleskopen aus dem Weltraum oder von der Erdoberfläche aus gemacht wurden. Falls zwei Galaxien mit supermassiven Schwarzen Löchern kollidieren, ist es demnach denkbar, dass auch ihre Schwarzen Löcher verschmelzen und einen gewaltigen Ausbruch von Gravitationswellen erzeugen. Bisher war es allerdings unmöglich zu zeigen, dass dies auch wirklich geschieht. Denn dafür müssen Prozesse zugleich auf in der Grösse einer ganzen Galaxie und der Umgebung der Schwarzen Löcher (einem Lichtjahr oder weniger), beschrieben werden.

Die erste Simulation, die Prozesse auf allen Stufen dieser Skala erfasst, wurde von Lucio Mayer und anderen Forschern durchgeführt. Sie zeigt, dass Schwarze Löcher von kollidierenden Galaxien, die interstellares Gas enthalten, ihren Abstand rasch verringern und ein binäres System bilden. Dies geschieht innerhalb weniger hunderttausend Jahre und damit, nach astrophysikalischen Massstäben, schnell. Die Schwarzen Löcher im Binärsystem umkreisen einander in einem Abstand von wenigen Lichtjahren, obwohl sie beide wenige Milliarden Jahre zuvor durch mehrere hunderttausend Lichtjahre voneinander getrennt waren. Die Schwarzen Löcher des Binärsystems verringern langsam ihren Abstand bis dieser etwa der Grösse unseres Sonnensystems entspricht. Diese Entfernung ist nahe genug, um starke Gravitationswellen zu erzeugen, die Energie davontragen und somit den Verschmelzungsprozess beschleunigen. Die endgültige Vereinigung findet etwa eine Milliarde Jahre nach der Bildung des Binärsystems statt.

(Universität Zürich), 12.06.2007

Jerry

Hi Jerry

Danke, genau dieser Artikel stand heute auch in der NZZ mit Bildchen.

 

Hallo

Hier ein Bericht über mögliche weitere Wege bei der Gravitationswellenforschung:

Laut einer kürzlich auf dem Preprintserver "arXiv" erschienenen Arbeit (http://arxiv.org/abs/0909.1058) könnte demnächst ein neues Zeitalter der Gravitationswellenforschung anbrechen. Ein Konsortium namens "NANOGrav" ("The North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves") möchte den feinen Störungen der Raumzeit nun mit Hilfe eines galaktischen Observatoriums zu Leibe rücken.
Die Grundidee: Rotierende Neutronensterne, auch Pulsare genannt, könnten quasi als Messinstrumente dienen, die praktischerweise über die gesamte Milchstraße oder eine andere Galaxie verteilt sind. Pulsare senden elektromagnetische Wellen aus, dieses Signal sollte sich geringfügig verändern, sofern der Neutronenstern von einer Gravitationswelle erfasst wird.

http://sciencev1.orf.at/sciencev1.orf.at/science/news/156757.html
Eine Kleinigkeit daraus aber noch:

Denn die Effekte sind winzig im Vergleich zu den Energiebeträgen, mit denen man es sonst im Kosmos zu tun hat. Jupiter beispielsweise, der massereichste Planet im Sonnensystem, sollte durch seinen Umlauf um die Sonne Gravitationswellen erzeugen, die einem Kilowatt entsprechen. Das ist weniger als die Leistung eines handelsüblichen Toasters.

Haben die stärkere Toaster als ich?

Grüße, Jamie

Also da muss ich doch Einspruch erheben. Die Leistung eines 08/15 Toasters hier z.B. bei Amazon beträgt 750 Watt:
http://www.amazon.de/SEVERIN-AT-2586-Automatik-Toaster-schwarz/dp/B00170T03A/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=kitchen&qid=1257104437&sr=8-1

Dank Fermi ist die Anzahl der bekannten Millisekunden-Pulsare rasant angestiegen. Mit diesen extrem genauen Zeitgebern ist theoretisch eine Art "Kosmisches GPS" möglich. Es kann also die Bewegung der Erde im All genau bestimmt werden.
Das ganze könnte nun dazu benutzt werden Gravitationswellen in Erdnähe zu detektieren.

Mehr:
http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/galactic-gps.html

Moin,

Wissenschaftler erzielten deinen Durchbruch mit Hilfe von Messreihen der Radiosignale von Pulsaren, beobachtet mit dem 76-m-Lovell-Radioteleskop am englischen Jodrell-Bank-Observatorium, die sich mittlerweile über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten erstrecken. Mit der dadurch ermöglichten hochpräzisen Vermessung der am schnellsten rotierenden Pulsare sollte es auch gelingen, die Signale von Gravitationswellen als Änderungen der Struktur der Raumzeit direkt zu erfassen.

Die Forscher hoffen, dass die neuen Erkenntnisse über die Verlangsamung der Pulsperiode von Pulsaren die Wahrscheinlichkeit erhöht, mit Hilfe der am schnellsten rotierenden Pulsare endlich die ersten Gravitationswellen direkt in der Struktur der Raumzeit nachzuweisen. "Weltweit haben schon viele Observatorien versucht, über Pulsare diejenigen Gravitationswellen nachzuweisen, die bei der Bildung von supermassereichen Schwarzen Löchern im Universum gebildet werden", so Ingrid Stairs. "Mit unserer neuen Technik sollten wir in der Lage sein, die Signale von Gravitationswellen zu erfassen, die im Moment noch in den Unregelmäßigkeiten des Pulsarsignals versteckt bleiben."
Info nach: (PRI (MPIfR) 06/2010 (6))


Das Lovell-Teleskop des englischen Jodrell-Bank-Observatoriums, mit einem Durchmesser von 76 m immer noch das drittgrößte voll bewegliche Radioteleskop der Erde.
Foto: Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester.

Jerry

Im heute journal kam eben ein Bericht über die Forschung nach Gravitationswellen und das scheint ja momentan wohl sehr aktuell zu sein wegen dem schwarzen Loch das eine Gaswolke einsaugt und dadurch Graviwellen ausstrahlt. Dieses Phänomen war mir bisher irgendwie komplett unbekannt und finde das doch sehr interessant

http://www.zdf.de/ZDFmediathek/kanaluebersicht/aktuellste/228#/beitrag/video/1519848/ZDF-heute-journal-vom-14-Dezember-2011

ab ca. 23:14 Min

Naja, ich will Deinen Begeisterung etwas bremsen:
Wir werden keine Gravitationswellen spüren oder messen können, wenn das Schwarze Loch das kleine Wölkchen aufsaugt, welches gerademal die dreifache Masse der Erde hat.
Das Wölkchen fällt auch nicht mit einem Plumps ins Loch, sondern wird in den nächsten Jahren noch endlos in die Länge gezogen und dabei aufgelöst.
In 30 Jahren wird die leichte Wolke immer noch so aussehen:

Simulation vom Max-Planck-Institut

Damit Gravitationswellen messbar werden, bedarf es schon sehr sehr großer Massen, die in Veränderung sind, wie z.B. die Verschmelzung supermassiver Schwarzer Löcher oder Neutronensterne, oder zumindest eine schnelle Verteilung von Masse, wie bei Supernovas.
Selbst bei den stärksten Energieausbrüchen im Universum haben Gravitationswellen nur extrem geringe Auswirkungen auf Materie und sind daher schwer zu messen.
Nasa Forscher haben das aufwendig simuliert: http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,411954,00.html

Das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik will heute dieses Paper in Nature online veröffentlichen: http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1151/eso1151.pdf
Dazu gab die Presseabteilung gestern diesen Artikel aus: http://www.mpg.de/4693588/schwarzes_loch_sagittarius_A?filter_order=L
Darauf bezog sich der Beitrag im heute journal: http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/1519830/Schwarzes-Loch-verschlingt-Gaswolke?setTime=5#/beitrag/video/1519830/Schwarzes-Loch-verschlingt-Gaswolke

Offenbar fanden die ZDF Redakteure das auch ganz interessant und schauten sich noch etwas in älteren Veröffentlichungen vom Max-Planck-Institut um.
Da fanden sie noch was über die Gravitationswellen und GEO600.
Irgendwie haben sie diese Dinge so verknüpft, dass der Eindruck entsteht, die Wolke würde spürbare Gravitationswellen erzeugen.
Gut ist, dass das ZDF überhaupt davon berichtet, und es für ein breites Publikum spannend dargestellt hat.

Wer die Forschung nach Gravitationswellen unterstützen will kann seine sonst ungenutzte Rechnerleistung dem Projekt Einstein@home zur Verfügung stellen.
Presseinformation des Max-Planck-Institits zu Einstein@home
Einstein@home Webseite

Die neuste Folge von Space bei Euronews handelt von Gravitationswellen und der Mission LISA-Pathfinder:


Gruß
Minotaur IV

Die Geruechtekueche brodelt wieder, aber vielleicht nur falscher Alarm:

http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/gravitationswellen-fund-das-zittern-um-die-raumzeit-14010502.html

Soweit ich mich erinnere, ist die Messgenauigkeit der Geräte auf der Erde einfach zu ungenau, um "einfache" Gravitationswellen zu entdecken. Es kann natürlich sein, dass es sich um ein sehr starkes "kosmisches Beben" handelt, das gemessen wurde. Aber dann würde ich vermuten, dass auch andere Detektoren das messen können müssten.

Sollten Gravitationswellen jetzt entdeckt werden... wer weiß, ob es dann überhaupt noch genug "Grund" gibt, LISA weiter zu  finanzieren... ich meine ich würde es begrüßen und würde mich auch freuen, wenn Gravitationswellen bewiesen werden, aber dafür braucht es mehr als ein Messergebnis eines einzelnen Instituts.

Hallo Tobias,

die Frage hatte ich auch schon mal gestellt und Volker hat geantwortet:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=1132.msg345800#msg345800


LISA soll mehr machen, als nur die Wellen nachweisen. Es wird ein "Teleskop".

Soweit ich mich erinnere, ist die Messgenauigkeit der Geräte auf der Erde einfach zu ungenau, um "einfache" Gravitationswellen zu entdecken. Es kann natürlich sein, dass es sich um ein sehr starkes "kosmisches Beben" handelt, das gemessen wurde. Aber dann würde ich vermuten, dass auch andere Detektoren das messen können müssten.

Sollten Gravitationswellen jetzt entdeckt werden... wer weiß, ob es dann überhaupt noch genug "Grund" gibt, LISA weiter zu  finanzieren... ich meine ich würde es begrüßen und würde mich auch freuen, wenn Gravitationswellen bewiesen werden, aber dafür braucht es mehr als ein Messergebnis eines einzelnen Instituts.

Laut untenstehenden Artikel wurde das Signal an zwei Detektoren in den USA gemessen, zu dem Zeitpunkt waren die Detektoren GEO600 und VIRGO dummerweise abgeschaltet. Es kann aber weiterhin ein absichtliches Fehlsignal sein.

Gefahr fuer LISA sehe ich nicht, eher Bestaerkung. Man hat ja auch nicht den Bau von Neutrinodetektoren nach deren Entdeckung aufgegeben, sondern es ging danach erst richtig mit der Neutrinoastronomie los.

Wenn es tatsaechlich Signale gibt, die stark genug sind um auf der Erde nachgewiesen zu werden, sollte es eine Vielzahl mehr geben, welche LISA im All beobachten kann. Damit koennte man also dann tatsaechlich Astronomie betreiben.

Edit: Untenstehenden Artikel zunaechst vergessen: http://www.zeit.de/2016/03/gravitationswellen-albert-einstein-physik-relativitaetstheorie

Konkret soll die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher beobachtet worden sein. Eins hat 36 Sonnenmassen und das andere hat 29 Sonnenmassen. Das vereinigte SL hat somit 62 Sonnenmassen und drei Sonnenmassen wurden als Gravitationswellen abgestrahlt. Das resultierende SL rotiert.

Signifikanzlevel 5,1 Sigma.

Siehe hier

Konkret soll die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher beobachtet worden sein. Eins hat 36 Sonnenmassen und das andere hat 29 Sonnenmassen. Das vereinigte SL hat somit 62 Sonnenmassen und drei Sonnenmassen wurden als Gravitationswellen abgestrahlt. Das resultierende SL rotiert.

Signifikanzlevel 5,1 Sigma.

Siehe hier

Das sind wieder Dimensionen, bei welchen meine Vorstellungskraft ihren Geist aufgibt.
Gravitationswellen dieser Größenordnung hätten aus der Nähe des verschmelzenden Systems betrachtet sicher einen erstaunlichen optischen Effekt. Die Umgebung der gerade verschmelzenden Löcher würde in dem Moment zu flackern beginnen.

Allerdingswäre dies zu schnell (Frequenz), als dass wir sie mit den Augen verfolgen könnten. Ich stelle mir gerade vor, wie die optische Umgebung/Hintergrung des sich gerade bildenden schwarzen Lochs, optisch verschmiert, Sterne also für diesem moment für unser unbewaffnetes Auge zu unscharfen Strichen werden, welche senkrecht zum sich gerade erweiterenden Ereignishorizont "stehen".

Man könnte dort die Auswirkung von Gravitationswellen auf die Raumzeit optisch sehen. Das allerings in einer Nähe zum Ereignishorizont, der schon aus anderen Gründen ungesund wäre.

Hallo,

Es kann aber weiterhin ein absichtliches Fehlsignal sein.

Unwahrscheinlich. Der Artikel zur Beobachtung wird Ende dieser Woche in Nature erscheinen. Nun haben alle so lange dicht gehalten, aber irgendwer verrät es dann ja doch immer vor der vereinbarten Veröffentlichung...

Gruß,
Volker

Wir werden bald mehr wissen.

http://www.ligo.org/news/media-advisory.php

WHEN:
Thursday, Feb. 11, 2016
10:30 AM US EST

BINGO 
Marcus

Hallo,

10:30 AM US EST

Also 16h30 bei uns. Leider scheint es keinen oeffentlich zugaenglichen live-webcast der Pressekonferenz zu geben.

Gruß,
Volker

Lieber erstmal ruhig Abwarten und Tee Trinken.

Wer die Pressekonferenz live erleben möchte, der/die nutze folgenden Videolink: .

Lieber erstmal ruhig Abwarten und Tee Trinken.

Irgendwie wippe ich doch zunehmend aufgeregt mit dem Fuß.
Vielleicht hast Du recht und ich sollte zwischenzeitlich doch von Kaffee auf Tee umsteigen.

Also wenn es nur ein "Test" war, sollten sie das doch schon längst aufgelöst haben. Heute scheint es wirklich spannend zu werden ...