Im Mai 2023, kurz nachdem LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) sich wieder zu seinem vierten Beobachtungsdurchlauf einschaltete, entdeckte es einen Gravitationswellensignal der Kollision eines Objekts, höchstwahrscheinlich eines Neutronensterns, mit einem vermuteten Schwarzen Loch, dessen Masse 2.5 bis 4.5 Mal größer als die unserer Sonne ist.
Dieses Signal mit der Bezeichnung GW230529 ist für Forscher interessant, 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, die etwa zwei Sonnenmassen haben, fällt fünf Sonnenmassen. Während das Gravitationswellensignal allein nicht die wahre Natur dieses Objekts offenbaren kann, könnten zukünftige Entdeckungen ähnlicher Ereignisse, insbesondere solcher, die von Lichtausbrüchen begleitet werden, den Schlüssel zur Beantwortung der Frage darstellen, wie leicht Schwarze Löcher sein können.
Das Bild zeigt die Verschmelzung und Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit geringerer Massenlücke (dunkelgraue Oberfläche) mit einem Neutronenstern (durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs stark gezeitenverformt). Dieses Standbild aus einer Verschmelzungssimulation hebt nur die Komponenten geringerer 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).
„Das neueste Ergebnis zeigt die beeindruckende wissenschaftliche Leistungsfähigkeit des Gravitationswellen-Detektornetzwerks, das deutlich empfindlicher ist als im dritten Beobachtungslauf“, sagt Jenne Driggers (PhD '15), leitende Wissenschaftlerin für Detektion am LIGO Hanford in Washington. neben LIGO Livingston in Louisiana eine von zwei Einrichtungen, aus denen das LIGO-Observatorium besteht.
LIGO hat 2015 Geschichte geschrieben nach der ersten direkten Detektion von Gravitationswellen im Weltraum. 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 Detektor KAGRA trat 2019 dem Gravitationswellennetzwerk bei, und das Team von Wissenschaftlern, die gemeinsam die Daten aller drei Detektoren analysieren, ist als LIGO-Virgo-KAGRA (LVK)-Kollaboration bekannt. Die LIGO-Observatorien werden von der National Science Foundation (NSF) finanziert und wurden von Caltech und MIT konzipiert, 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 dem vierten LIGO-Virgo-KAGRA-Beobachtungslauf, zeigt, dass es möglicherweise eine höhere Rate ähnlicher Kollisionen zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern geringer Masse gibt, als wir bisher angenommen haben“, 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 Vorfall, der im August 2019 stattfand und als GW190814 bekannt ist, a Es wurde ein kompaktes Objekt mit 2.6 Sonnenmassen gefunden als Teil einer kosmischen Kollision, aber Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob es sich um einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch handelte.
Nach einer Wartungs- und Modernisierungspause wird der vierte Beobachtungslauf der Detektoren am 10. April 2024 wieder aufgenommen und bis Februar 2025 andauern.
Geschrieben von Whitney Clavin
Quelle: Caltech
