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Gravitationswellen entstehen schon nach zehn Millionen Jahren

Wenn zwei Galaxien kollidieren, verschmelzen die schwarzen Löcher in ihren Zentren und produzieren Gravitationswellen - kleine Schwingungen in der Raumzeit, aus denen Forschende neue Erkenntnisse über das Universum lesen wollen. Die Wellen entstehen dabei viel schneller als man bisher dachte, wie ein internationales Forscherteam herausgefunden hat, teilte die Universität Zürich am Montag mit.

Gravitationswellen entstehen schon nach zehn Millionen Jahren SN/dpa-zentralbild
Dieses Bild zeigt die Darstellung von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern.

Jede Galaxie besitzt in ihrem Zentrum ein extrem massereiches schwarzes Loch, das eine Masse von Millionen bis Milliarden Sonnen hat. Verschmelzen zwei Galaxien - was insbesondere in der Frühzeit des Universums öfter vorkam - kollidieren auch die schwarzen Löcher in ihren Zentren. Dabei entstehen Gravitationswellen - Verkrümmungen in der Raumzeit, die von Einstein vorhergesagt und deren Existenz Anfang des heurigen Jahres erstmals offiziell bestätigt wurde.

Insbesondere diese Wellen, die von der Kollision von Galaxien herrühren, wollen Forschende ab 2034 mit einem hochmodernen Observatorium im All erforschen: "eLISA", die Laser Interferometer Space Antenna. Damit hoffen sie, in die "Jugend" des Universums hinein lauschen zu können.

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Uni Zürich hat nun durch Computersimulationen herausgefunden, dass zwischen der Kollision und der Entstehung von Gravitationswellen "gerade mal" zehn Millionen Jahre vergehen. Das ist etwa hundert Mal schneller als man bisher dachte, schrieb die Hochschule in einer Mitteilung. Von den Ergebnissen berichten die Wissenschafter im "Astrophysical Journal".

Die Forschenden simulierten in einer realistischen Nachbildung des Universums das Verschmelzen von zwei etwa drei Milliarden Jahre "jungen" Galaxien. Anhand dessen berechneten sie die Zeit, die die beiden schwarzen Löcher im Zentrum - mit einer Masse von je rund 100 Millionen Sonnenmassen - brauchen, um nach der Kollision der Galaxien starke Gravitationswellen auszusenden.

Für die Simulation nutzten die Wissenschafter mehrere Supercomputer, die über ein Jahr lang rechneten. Jeder der Supercomputer in Zürich, Heidelberg und China berechnete dabei eine bestimmte Phase der Annäherung der beiden schwarzen Löcher und ihrer Muttergalaxien.

Im Vergleich zu früheren Simulationen wurde bei der neuen die Beziehung zwischen den Umlaufbahnen der zentralen schwarzen Löcher und die Art der Muttergalaxien berücksichtigt, so die Mitteilung. "Unsere Berechnungen erlauben daher eine robuste Prognose für die Verschmelzungsrate von extrem massereichen schwarzen Löchern in der Frühzeit des Universums", ließ sich Studienautor Lucio Mayer von der Uni Zürich zitieren.

Das könne dazu beitragen, die Gravitationswellen, die eLISA in naher Zukunft wohl finden werde, besser einschätzen zu können, so Mayer weiter. Derzeit wird die Technik von eLISA mit dem Satelliten "LISA Pathfinder" getestet - bisher mit hervorragenden Ergebnissen.

Quelle: Apa/Sda

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