Posted in: Kosmos, Sterne 2. Februar 2012 14:53 Weiter lesen →

Kosmischer Glockenschlag

Grafik zeigt Verschmelzung zweier Neutronensterne in dunkelblau bis hellgrün verlaufenden Dichtekonturen Die Verschmelzung ausgebrannter Sterne hat gewisse Ähnlichkeit mit einem kosmischen Glockenschlag. Das zeigen umfangreiche Computersimulationen, die Garchinger Astrophysiker angestellt haben. Je kleiner das bei der Verschmelzung entstehende Objekt ist, desto höherfrequent sind seine Schwingungen – ganz so, wie eine kleine Glocke heller klingt als eine große.

Grafik: Andreas Bauswein and H.-Thomas Janka/MPA

Im Fall der kollidierenden Sternleichen führen die Schwingungen allerdings nicht zur Aussendung von Schall, sondern von Gravitationswellen. Gleichwohl sollten sie für irdische Forscher durchaus nachweisbar sein, schreiben Andreas Bauswein und Hans-Thomas Janka vom Max-Planck-Institut für Astrophysik im Fachblatt „Physical Review Letters“.

Gravitationswellen wurden schon von Albert Einstein vorhergesagt, konnten bis heute aber noch nicht direkt nachgewiesen werden. Als besonders ergiebige Quelle gelten Paare von Neutronensternen. Solche ausgebrannten Sterne besitzen bei einem Durchmesser von 20 bis 30 Kilometer mehr Masse als die Sonne. Wenn derart massereiche und kompakte Objekte einander immer enger und schneller umkreisen und schließlich zu einem stark vibrierenden Objekt verschmelzen, sollten intensive Wellen die Raumzeit durchlaufen und sie vorübergehend verzerren wie die Wellen eines Steins eine spiegelnde Wasseroberfläche.

Luftaufnahme zeigt Komplex weißer Gebäude in Waldlandschaft, davon ausgehend zwei sehr lange, senkrecht zueinander stehende weiße Röhren

Bauswein und Janka untersuchten dieses Szenario mit Computersimulationen, in denen zwei Neutronensterne mit je 1,35 Sonnenmassen durch mehrere Hunderttausend Partikel repräsentiert wurden. Je nachdem, von welchen Materieeigenschaften die Forscher ausgingen, entstand bei der Verschmelzung direkt ein Schwarzes Loch oder ein zumindest vorübergehend stabiler „Super-Neutronenstern“. Im letzteren Fall variierte die Frequenz der intensivsten, nach der Verschmelzung ausgesandten Gravitationswellen mit der Größe dieses Objekts: von ungefähr 1,8 Kilohertz bei gut 31 Kilometer Durchmesser bis zu 3,6 Kilohertz bei 22 Kilometern.

Die neuen Resultate eröffneten die faszinierende Aussicht, die Größe eines Objekts in Millionen Lichtjahren Entfernung auf wenige Hundert Meter genau zu bestimmen, so die Forscher. Und da Verschmelzungen von Neutronensternen statistisch gesehen keine Seltenheit sein sollten, könnte sich diese Möglichkeit schon bald bieten. Auf Basis ihrer Simulationen gehen Bauswein und Janka davon aus, dass der internationale Gravitationswellendetektor LIGO nach der Verbesserung seiner Empfindlichkeit binnen eines Jahres anschlagen sollte.

Forschung: Andreas Bauswein und Hans-Thomas Janka, Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching

Veröffentlichung Physical Review Letters, Vol. 108(1): 011101, DOI 10.1103/PhysRevLett.108.011101, Preprint arXiv:1106.1616

WWW:
Stellar Hydrodynamics, MPI für Astrophysik
Gravitationswellen
Advanced LIGO
Neutron Stars and Pulsars

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Perfekter kosmischer Kreisel
Sternleichen in der Todesspirale

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