- Auf diese Weise enthüllen Gravitationswellen Wellen in der Raumzeit, beweisen Einsteins Theorien als richtig und beleuchten die Geheimnisse, wie das Universum begann.
- Einsteins Meistertheorien haben sich als wahr erwiesen
- Was das Zwitschern beweist
- Die Zukunft & Gravitationswellen
Auf diese Weise enthüllen Gravitationswellen Wellen in der Raumzeit, beweisen Einsteins Theorien als richtig und beleuchten die Geheimnisse, wie das Universum begann.
Eine Computersimulation der Kollision zweier Schwarzer Löcher, das Ereignis, das für unser historisches neues Verständnis der Gravitationswellen verantwortlich ist. Bildquelle: Caltech
Vor 1,3 Milliarden Jahren stießen zwei riesige Schwarze Löcher - mit einer 29- und 36-fachen Masse der Sonne - ineinander und erzeugten einen 50-mal höheren Kraftausbruch als die Leistung aller Sterne im Universum. Und schließlich, im vergangenen September, ließ diese gigantische Kraft ein Paar Antennen in Louisiana und Washington vibrieren.
Was diese Vibratoren entdeckten, waren Gravitationswellen, ein Phänomen, das nichts weniger als Wellen im Gefüge der Raumzeit enthüllt, was schließlich Einsteins 100 Jahre alte Vorhersagen über die Natur des Universums beweist und die Geheimnisse der Entstehung des Universums beleuchtet.
Vor 100 Jahren theoretisierte Albert Einstein, der Raum sei wie ein Stück Stoff. Ein schweres Objekt (wie ein Schwarzes Loch), das sich auf diesem Stoff bewegt, würde Wellen im Raum verursachen (die er Gravitationswellen nannte). Aber seine Vorhersage war seiner Zeit so weit voraus, dass Geräte, die empfindlich genug waren, um Gravitationswellen aufzunehmen, bis vor kurzem nicht existierten.
Forscher der LIGO Scientific Collaboration haben bestätigt, dass sie Gravitationswellen im Raum-Zeit-Kontinuum aufgenommen haben, die durch diese massiven Schwarzen Löcher verursacht wurden.
Vor der Kollision kreisten die beiden Schwarzen Löcher in einer Art Balz umeinander, kreisten hunderte Male pro Sekunde umeinander und rückten näher und näher wie das Wasser in einer Spültoilette, bis sie schließlich zusammenkamen. Das neue, größere Schwarze Loch entspannte sich dann wieder in eine traditionelle Kugelform und der Raum normalisierte sich wieder, wobei nur ein Gravitationswellensignal zurückblieb, das als Zwitschern bezeichnet wurde. Dieses Zwitschern haben Forscher entdeckt, und Sie können es hier selbst hören.
Mehr als 70 internationale Forschungseinrichtungen aus 16 verschiedenen Ländern haben für diesen einen Moment zusammengearbeitet. Folgendes wissen wir darüber, wie es die Zukunft der Astronomie verändert hat und verändern wird.
Einsteins Meistertheorien haben sich als wahr erwiesen
Einstein sagte Gravitationswellen als Teil seiner allgemeinen Relativitätstheorie voraus. Er erklärte, dass Materie und Energie die physische Form des Universums verändern, ähnlich wie ein schweres Objekt die Oberfläche einer Matratze verzerrt. Ein schweres Objekt bewirkt, dass die Oberfläche des Weltraums tiefer sinkt - wenn sich das schwere Objekt oder in diesem Fall Objekte bewegen, gehen Schwerkraftwellen aus.
Dies geschah, als die beiden Schwarzen Löcher kollidierten. Die umeinander wirbelnden Riesenmassen ließen das Raumgefüge sich bewegen, und diese Bewegungen verursachten das Zwitschern an den LIGO-Forschungsstationen.
Was das Zwitschern beweist
Bisher konnten Forscher Schwarze Löcher nur durch die von ihnen emittierte Strahlung beschreiben, was eine indirekte Methode zur Messung und Bewertung darstellt. Gravitationswellen sind viel präziser und bieten einen direkten Beweis für die Existenz von Schwarzen Löchern.
"Wir glauben, dass es dort draußen schwarze Löcher gibt", sagte Luis Lehner, Physiker am Perimeter Institute for Theoretical Physics, gegenüber Scientific American. „Wir haben sehr starke Beweise dafür, aber wir haben keine direkten Beweise. Alles ist indirekt. Angesichts der Tatsache, dass Schwarze Löcher selbst kein anderes Signal als Gravitationswellen geben können, ist dies der direkteste Weg, um zu beweisen, dass ein Schwarzes Loch existiert. “
Darüber hinaus beweist diese Entdeckung von Gravitationswellen auch, dass Paare von Schwarzen Löchern existieren.
Die Zukunft & Gravitationswellen
Mit neuen Informationen über Gravitationswellen in der Hand werden Wissenschaftler in der Lage sein, die Rätsel zu lösen, wie supermassive Ereignisse des Schwarzen Lochs, wie das oben dargestellte, dazu beigetragen haben, das Universum selbst hervorzubringen. Bildquelle: Flickr
In der Lage zu sein, Gravitationswellen zu erfassen und zu messen, bedeutet, dass Forscher endlich beginnen können, riesige Massen im Universum zu verstehen, die sie noch nie zuvor gesehen haben. In Zukunft können Wissenschaftler anhand der Daten erklären, wie das Universum entstanden ist, indem sie die subtilen Gravitationswellen von Sternen verwenden, die in Schwarze Löcher und Neutronensterne kollabieren.
Dies bedeutet auch, dass Physiker die allgemeine Relativitätstheorie weiter testen können. Die Verbindung zwischen der Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie (die alles mit großen Objekten und nichts mit Teilchen zu tun hat) und der Theorie der Quantenmechanik (die alles mit winzigen subatomaren Teilchen und nichts mit atmosphärischen Objekten zu tun hat) ist eine das ist Wissenschaftlern entgangen. Forschung von LIGO könnte das fehlende Glied sein, nach dem Wissenschaftler gesucht haben.
"Jedes Mal, wenn Sie ein neues Fenster zum Universum öffnen, entdecken wir neue Dinge", sagte Lehner. „Es ist, als würde Galileo das erste Teleskop zum Himmel richten. Anfangs sah er einige Planeten und Monde, aber als wir Radio-, UV- und Röntgenteleskope bekamen, entdeckten wir immer mehr über das Universum. Wir sind so ziemlich in dem Moment, in dem Galileo anfing, die ersten Objekte auf der Erde zu sehen. Das wird einen so großen Einfluss auf das Feld haben. “