Visualisierung von Schwarzen Löchern in einem Cluster. (Aaron M. Geller, Northwestern University/CIERA) Vor etwas mehr als fünf Jahren war die Menschheit noch nicht in der Lage, es zu entdecken Gravitationswellen .
Nun strömen die Beobachtungen in erstaunlicher Geschwindigkeit ein. Innerhalb von sechs Monaten wurden im Rahmen der LIGO-Virgo-Kollaboration im vergangenen Jahr durchschnittlich 1,5 festgestellt Gravitationswelle Veranstaltungen pro Woche.
Vom 1. April bis 1. Oktober 2019 entdeckten die modernisierten LIGO- und Virgo-Interferometer 39 neue Gravitationswellenereignisse: die Stoßwellen, die sich bei massiven Kollisionen zwischen Neutronensternen über die Raumzeit ausbreiten Schwarze Löcher . Insgesamt weist der Gravitational-Wave Transient Catalogue 2 (GWTC-2) mittlerweile 50 solcher Ereignisse auf.
Dies hat uns die umfassendste Zählung von Schwarzen Löchern in unserem Repertoire beschert, die eine Reihe von Schwarzen Löchern repräsentiert, die nicht nur noch nie zuvor entdeckt wurden, sondern auch bisher unerforschte Tiefen der Entwicklung und des Nachlebens von Doppelsternen offenbaren können.
„Die Gravitationswellenastronomie ist revolutionär – sie enthüllt uns das verborgene Leben von Schwarzen Löchern und Neutronensternen“, sagte der Astronom Christopher Berry der Northwestern University, Mitglied der LIGO Scientific Collaboration (LSC).
„In nur fünf Jahren haben wir von der Existenz binärer Schwarzer Löcher keine Ahnung, dass es sie gibt, sondern einen Katalog von über 40. Der dritte Beobachtungslauf brachte mehr Entdeckungen als je zuvor.“ Wenn man sie mit früheren Entdeckungen kombiniert, ergibt sich ein wunderschönes Bild der reichen Vielfalt an Doppelsternsystemen im Universum.“
Sie haben bereits von einigen neuen Entdeckungen gehört, die bei dem Beobachtungslauf gemacht wurden.
GW 190412 (Gravitationswellenereignisse sind nach ihrem Entdeckungsdatum benannt) war das erste schwarzes Loch Kollision, bei der Die beiden Schwarzen Löcher hatten völlig unterschiedliche Massen ; An allen anderen zuvor entdeckten Kollisionen Schwarzer Löcher waren Binärsysteme mit mehr oder weniger gleicher Masse beteiligt.
Es wird angenommen, dass GW 190425 von stammt eine Kollision zwischen zwei Neutronensternen , erst die zweite jemals entdeckte ( der erste war im August 2017 ).
GW 190521 endlich bestätigte die Existenz der schwer fassbaren Mittelgewichtsklasse von Schwarzen Löchern, zwischen denen mit Sternmasse und den supermassereichen Giganten.
Und GW 190814 war die erste Kollision, an der ein Objekt in der „Massenlücke“ beteiligt war zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern.
„Bisher hat der dritte Beobachtungslauf von LIGO und Virgo viele Überraschungen gebracht.“ sagte die Astronomin Maya Fishbach der Northwestern University und LSC.
„Nach dem zweiten Beobachtungslauf dachte ich, wir hätten das gesamte Spektrum binärer Schwarzer Löcher gesehen, aber die Landschaft der Schwarzen Löcher ist viel reicher und vielfältiger, als ich es mir vorgestellt hatte.“ „Ich bin gespannt, was uns zukünftige Beobachtungen lehren werden.“
Das ist noch nicht alles, was der neue Datentransport zu bieten hatte. Zwei weitere Ereignisse, GW 190426_152155 und GW 190924_021846, stachen als außergewöhnlich heraus. Und ja, diese Namen sind länger: Da wir immer mehr Ereignisse erkennen, reicht das Datum möglicherweise nicht aus, um sie zu unterscheiden. Daher sieht die neue Benennungskonvention vor, die Zeit in UTC einzubeziehen.
„Eine unserer neuen Entdeckungen, GW 190426_152155, könnte eine Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit etwa sechs Sonnenmassen mit einem sein Neutronenstern . „Leider ist das Signal eher schwach, sodass wir nicht ganz sicher sein können“, sagte der Astronom Serguei Ossokine des Albert-Einstein-Instituts Potsdam in Deutschland.
„GW 190924_021846 stammt sicherlich aus der Verschmelzung der beiden leichtesten Schwarzen Löcher, die wir bisher gesehen haben.“ Einer hatte die Masse von sechs Sonnen, der andere die von neun Sonnen. „Es gibt Signale von Verschmelzungen mit weniger massereichen Objekten wie GW 190814, aber wir wissen nicht sicher, ob es sich dabei um Schwarze Löcher handelt.“
Die neue Population von Verschmelzungen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen wurde in vier Preprint-Artikeln beschrieben.
Das erste Papier katalogisiert die 39 neuen Veranstaltungen. Das zweite Papier rekonstruiert die Massen- und Spinverteilungen von 47 Verschmelzungsereignissen im gesamten GWTC-2-Katalog und schätzt die Häufigkeit von Kollisionen zwischen Schwarzen Löchern und Neutronensternen. Das dritte Papier sucht sorgfältig nach Gammastrahlenausbrüchen im Zusammenhang mit Fusionsereignissen (es wurde keiner gefunden). Und der vierte Aufsatz wertet die Daten anhand von Vorhersagen aus generelle Relativität ; Spoiler, die allgemeine Relativitätstheorie hält völlig stand.
Insgesamt ist die neue Sammlung von Fusionsereignissen nicht nur eine Möglichkeit, Kollisionen zu untersuchen. Es gibt uns die Möglichkeit, Schwarze Löcher direkt zu untersuchen, die bekanntermaßen schwierig zu untersuchen sind, da sie keine nachweisbare Strahlung aussenden.
Dank Gravitationswellen wissen wir viel mehr über diese Objekte als noch vor einem Jahr. Und von hier aus wird es schneien.
„Die Verschmelzung von Doppelsystemen aus Schwarzen Löchern und Neutronensternen ist ein einzigartiges Labor“ sagte Berry .
„Wir können sie verwenden, um sowohl die Schwerkraft zu untersuchen – bisher hat Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie jeden Test bestanden – als auch die Astrophysik, wie massereiche Sterne ihr Leben führen.“ LIGO und Virgo haben unsere Fähigkeit, diese Binärdateien zu beobachten, verändert, und mit der Verbesserung unserer Detektoren wird sich die Entdeckungsrate nur noch beschleunigen.“
LIGO hat die Vorabdrucke auf seine Website hochgeladen, während sie auf die Begutachtung durch Fachkollegen warten. Sie können gefunden werden Hier , Hier , Hier Und Hier .