Neuer Gravitationswellen-Nachweis Mit dem Dritten misst man besser

Zum vierten Mal haben Forscher Gravitationswellen nachgewiesen - und zwar so genau wie nie, weil sie auch einen Detektor in Europa nutzten. Die neue Messung wurde eilig verkündet. Man hofft auf einen Nobelpreis kommende Woche.

S. Ossokine/ A. Buonanno/ T. Dietrich/ MPI für Gravitationsphysik/ R. Haas/ NCSA/ Simulating eXtreme Spacetimes Projekt

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Auch die Wissenschaft kommt manchmal nicht ohne die ganz große Show aus. So wird die Welt in der kommenden Woche nach Stockholm schauen. Dort werden in edlem Ambiente die Träger der diesjährigen naturwissenschaftlichen Nobelpreise bekannt gegeben: Montag die Ehrung für Physiologie oder Medizin, Dienstag die für Physik und Mittwoch dann die für Chemie.

Für ein paar Augenblicke stehen dann Forscher im Rampenlicht, von denen außerhalb von Fachzirkeln oft noch niemand gehört hat - und die dann gewöhnlich auch schnell wieder vergessen werden. In diesem Jahr könnte das anders sein. Da könnten Arbeiten ausgezeichnet werden, die seit Monaten die wissenschaftliche Diskussion bestimmen: die Entwicklung der Genschere Crispr und die Entdeckung von Gravitationswellen.

Vor der Show von Stockholm hat ein weltweites Konsortium von Gravitationswellenforschern an diesem Donnerstag nun extrem kurzfristig noch eine andere Show angesetzt. Zum Aufwärmen sozusagen. Politiker dürften dabei ebenfalls eine Rolle gespielt haben. Denn die Verkündung fand am Rande des Treffens der G7-Wissenschaftsminister im italienischen Turin statt: Zum vierten Mal, so die öffentlichkeitswirksam inszenierte Botschaft, ist der experimentelle Nachweis von Gravitationswellen gelungen.

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Fusion Schwarzer Löcher: Welle, die Vierte

Diesmal - und das ist eine Premiere - war daran nicht nur der "Ligo"-Detektor mit seinen zwei Standorten in den US-Bundesstaaten Washington und Louisiana beteiligt, sondern auch die europäische "Virgo"-Messtrecke in der Nähe von Pisa. Das bringt handfeste praktische Vorteile: Das Ereignis GW170814, eine Fusion von zwei massereichen Schwarzen Löchern, ließ sich bei der Messung am 14. August 2017 um 11:30:43 Mitteleuropäischer Zeit deutlich präziser am Himmel verorten.

"Mit einem dritten großen Detektor können wir die Position und die Entfernung der Quellen von Gravitationswellen sehr viel genauer bestimmen", sagt Alessandra Buonanno vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, wo Technik für die Detektoren entwickelt und große Teile der gesammelten Daten analysiert wurden.

Kräuselungen der Raumzeit

Im Fachmagazin "Physical Review Letters" werden die beteiligten Wissenschaftler in Kürze genaueres von dem kosmischen Crash berichten, der sich am Südhimmel zwischen den Sternbildern Eridanus und Horologium (Pendeluhr) abgespielt hat - in rund 1,8 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Dabei sind zwei relativ massereiche Schwarze Löcher kollidiert, eines mit rund 31 Sonnenmassen, das andere mit etwa 25. Die dabei ausgesandten, extrem schwachen Gravitationswellen entstehen jedes Mal , wenn irgendwo Massen beschleunigt werden. Die Kräuselungen der Raumzeit reisten durchs All und ließen sich nun auf der Erde nachweisen.

Dabei erreichten sie den "Ligo"-Detektor in Livingston (US-Bundesstaat Louisiana) etwa acht Millisekunden vor dem in Hanford US-Bundesstaat Washington) und etwa 14 Millisekunden vor dem "Virgo"-Detektor bei Pisa. Aus der Kombination der Laufzeitunterschiede ließ sich die Richtung berechnen, in der die Quelle der Gravitationswellen lag.

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Insgesamt 25 Observatorien suchten anschließend in dem Himmelsbereich nach auffälligen Signalen im Bereich von Gamma- und Röntgenstrahlung, sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung und Radiowellen. Doch nichts fand sich, auch keine Neutrinoemissionen. All das spricht dafür, dass tatsächlich die Vereinigung Schwarzer Löcher für das Signal verantwortlich ist. Alle bisherigen direkten Beobachtungen von Gravitationswellen stammten von solchen Ereignissen:

  • GW150914 (beobachtet: 14. September 2015, bekannt gegeben: 11. Februar 2016)
  • GW151226 (beobachtet: 26. Dezember 2015, bekannt gegeben: 15. Juni 2016)
  • GW170104 (beobachtet: 4. Januar 2017, bekannt gegeben: 1. Juni 2017)
  • GW170814 (beobachtet: 14. August 2017, bekannt gegeben: 27. September 2017)

Auf der Erde messbare Gravitationswellen können aber im Grundsatz auch bei anderen kosmischen Großereignissen entstehen. Bei der spektakulären Fusion von ultra-kompakten Neutronensternen zum Beispiel. Hier wären wohl schwächere Wellen zu erwarten, aber über längere Zeiträume.

Gerüchte um Galaxie NGC 4993

Seit Wochen kursierten Gerüchte, wonach "Ligo" und "Virgo" womöglich genau so etwas im Bereich des Sternbildes Wasserschlange beobachtet haben, in nur 134 Millionen Lichtjahren Entfernung. Zusätzlich hätten sich andere, optische Teleskope wie etwa "Hubble" den entsprechenden Himmelsbereich um die Galaxie NGC 4993 angesehen - und wohl ein Nachglühen gefunden.

Es wäre eine besonders spannende Premiere gewesen, gelten doch verschmelzende Neutronensterne als eine mögliche Erklärung für das geheimnisvolle Phänomen der Schnellen Radioblitze (FRBs). Das sind nur ein paar Millisekunden dauernde Strahlungsausbrüche, die während dieser Zeit aber so stark wie Milliarden von Sonnen sein können.

Gibt es den Nobelpreis?

Von verschmelzenden Neutronensternen ist in der aktuellen Ankündigung der Gravitationswellenforscher nicht die Rede. Aber womöglich liegt das daran, dass die entsprechenden Daten noch ausgewertet werden müssen. Ähnlich war das auch zum Zeitpunkt der Bekanntgabe der ersten Gravitationswellenbeobachtung überhaupt. Damals sammelten die Wissenschaftler bereits die Informationen für den zweiten Nachweis und analysierten die Daten. Womöglich ist es diesmal wieder so.

Denn bei aller Show ist es wichtig, dass die wissenschaftlichen Daten auch stimmen. Niemand im Kreis der Gravitationswellenforscher wird sich dem Vorwurf aussetzen wollen, zu früh mit einer vermeintlichen Sensation vorzupreschen. Die "Ligo" und "Virgo"-Detektoren werden derzeit übrigens noch einmal aufgerüstet. Für noch präzisere Beobachtungen.

Ob es den Nobelpreis in der kommenden Woche dann tatsächlich gibt, wird man sehen. Und auch, wer bei der großen Gravitationswellen-Show dann eigentlich konkret ausgezeichnet wird.

Erklärvideo zu Gravitationswellen: "Für Forscher ein neues Sinnesorgan"

SPIEGEL ONLINE / Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
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