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Astronomie Optische Signale von Gravitationswellen gefunden

1. Update Erstmals haben Astronomen Gravitationswellen im Weltall optisch erfasst. Experten sprechen von „Geschichte schreibenden Beobachtungen“ und einer „neuen Ära“ - und haben noch eine Sensation zu verkünden.

NGC 4993
Ein Blick auf die 130 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie NGC 4993, wo die Gravitationswellen sichtbar wurden. Foto: ESO

Hundert Jahre vergingen bis zum ersten Nachweis von Gravitationswellen, nachdem Albert Einstein diese Verzerrungen der Raumzeit 1916 als Folge seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt hatte. Doch seit am 14. September 2015 die beiden Laser-Interferometer-Observatorien (LIGO) in den USA diese geheimnisvollen Phänomene erstmals aufspürten, scheint es Schlag auf Schlag zu gehen. Noch drei weitere Signale fingen die Forscher nach ihrer ersten Entdeckung, für die sie 2017 den Physik-Nobelpreis erhalten, auf.

Am Montag nun gab es eine weitere wissenschaftliche Sensation: Astronomen haben erstmals in sichtbarem Licht eine Quelle von Gravitationswellen ausgemacht; bei allen früheren Nachweisen waren diese stets durch Vibrationen der Raumzeit-Struktur aufgefallen.

Erstmals beobachtet: Verschmelzung zweier Neutronensterne

Doch die Entdeckung ist noch aus anderen Gründen spektakulär: Die Gravitationswellen stammen von der Verschmelzung zweier Neutronensterne, einer gewaltigen kosmischen Katastrophe, die zum ersten Mal beobachtet wurde. Fast zeitgleich erschien als Folge ein Gammastrahlenblitz; wie diese Phänomene entstehen, galt bislang als nicht restlos geklärt.

Die bahnbrechenden Neuigkeiten wurden heute bei zwei Pressekonferenzen im Verwaltungssitz der Europäischen Südsternwarte (ESO) – der  von 16 Ländern getragenen europäischen Organisation für astronomische Forschung –  in Garching und beim LIGO in Washington D.C. bekanntgegeben. Beteiligt waren Forscher eines weltweiten Netzwerks von Astronomen. Sie bewerten ihre Entdeckungen, die unter anderem in der Fachzeitschrift „Nature“ publiziert werden, als „Geschichte schreibend“, wie es in einer Mitteilung der ESO heißt. „Es kommt nur selten vor, dass ein Wissenschaftler Zeuge des Beginns einer neuen Ära werden kann“, schwärmt Elena Pian vom Nationalen Institut für Astrophysik Italiens: „Dies war eine solche Gelegenheit!“

Bisher waren alle nachgewiesenen Gravitationswellen die Folge kollidierender Schwarzer Löcher gewesen. Schwarze Löcher und Neutronensterne sind verschiedene Zustände, die Sterne am Ende ihrer „Lebenszeit“ annehmen können. Ein Schwarzes Loch kann entstehen, wenn ein massereicher Stern als Supernova explodiert und seine äußeren Schichten abstößt. Der Rest kollabiert und wird auf winzigstem Raum zusammengepresst – ein Ort, aus dem kein Licht mehr entkommen kann und der eine enorme Anziehungskraft erzeugt. Vermutlich können auch zwei Sterne, die zusammenstoßen und ihre Massen vereinigen, zu Schwarzen Löchern führen. Schwere Sterne mit einer Masse von acht als zehn Sonnen können sich in Neutronensterne verwandeln. Sie werden nach einer Supernova so stark zusammengepresst, dass durch den Druck die Atome entweichen und sie nur noch aus Neutronen bestehen.

Was passiert, wenn zwei Neutronensterne verschmelzen, dazu gab es bislang nur Vermutungen, nie jedoch durch Beobachtungen gestützte Beweise. So sagten Wissenschaftler vor mehr als 30 Jahren voraus, dass es durch ein solches Ereignis zu gewaltigen Explosionen mit der tausendfachen Helligkeit einer normalen Nova, sogenannten Kilonovae, kommen würde.

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