Forscher „sehen“ erstmals Gravitationswellen

Soeben ist für den direkten Nachweis von Gravitationswellen der Nobelpreis vergeben worden, da vermelden Forscher schon die nächste Sensation: die erste Beobachtung von Gravitationswellen mit einem Lichtsignal.

Man wäre geneigt, bei diesem Fund von Routine zu sprechen, schließlich ist Astronomen nun bereits der fünfte Nachweis von Gravitationswellen gelungen. Doch was gegen eine routinierte Kenntnisnahme spricht, sind die Begleiterscheinungen der Entdeckung. Sie eröffnen eine neue Ära der Gravitationswellenforschung, sie tauchen das von Albert Einstein vorhergesagte Phänomen in neues Licht - und zwar im Wortsinn.

Ein besonderer Fund

Die aufsehenerregende Kette von Ereignissen nahm am 17. August 2017 um 13.40 Uhr ihren Anfang. Da schlugen die Detektoren der beiden LIGO-Observatorien an - jener Observatorien, mit denen 2015 der erste direkte (und mittlerweile mit dem Nobelpreis prämierte) Nachweis von Gravitationswellen gelang. Zeitgleich richteten auch die beiden Weltraumteleskope „Fermi“ und „Integral“ ihre Instrumente in diese Region am Südsternhimmel und registrierten ein intensives Signal im Bereich der Gammastrahlen.

Womit schon zu Beginn relativ klar war: Hier waren die Gravitationswellen nicht wie bisher durch die Verschmelzung schwarzer Löcher entstanden, sondern durch die Kollision zweier Neutronensterne, für die solche Gammablitze typisch sind (siehe Video).

Ein Novum, das die Forscher der US-Weltraumbehörde (NASA) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) fieberhaft zu bestimmen versuchten. Wo diese kosmische Kollision stattgefunden hatte, war nämlich zunächst unsicher. Das Gebiet ließ sich zwar auf einen 30 Grad breiten Ausschnitt eingrenzen, doch in der Tiefe des Raumes sind dort mehr als 50 Galaxien versammelt.

ESO-Teleskope finden Lichtquelle

Also schickten die Forscher von NASA und ESA E-Mails an ihre Kollegen von der Europäischen Südsternwarte ESO aus, mit der Bitte, sie mögen doch ihre Teleskope in Chile auf die entsprechende Himmelsregion richten. Momente wie diese, sagte ESO-Forscherin Marina Rejkuba, gebe es in einer Forscherkarriere nur ganz selten: „Als wir die Nachricht lasen, waren wir alle sehr aufgeregt. Es war einfach verblüffend!“ Dann musste alles ganz schnell gehen. Als in Chile die Sonne untergegangen war, begannen die Teleskope den Südsternhimmel nach auffälligen Erscheinungen abzusuchen.

Das Swope-Teleskop des Las-Campanas-Observatoriums wurde als erstes fündig, es erspähte eine Lichtquelle im Sternbild Hydra. Kurz darauf bestätigten sechs weitere Teleskope den Fund: Das Licht stammte von einer 130 Millionen Lichtjahre entfernten linsenförmigen Galaxie namens NGC 4993 - und entpuppte sich als das Nachglühen der gesuchten Sternenexplosion in Form einer Kilonova. Kilonovae sind - ähnlich wie die prominenten Supernovae - Helligkeitsausbrüche, allerdings sind sie wegen ihrer geringeren Energie schwieriger zu entdecken.

Gold ins All geschleudert

Die Explosion hinterließ im Weltraum auch chemische Spuren. Dabei wurden etwa Elemente wie Gold und Platin ins All befördert. Das zu beobachten sei ein großer Glücksfall, sagte Rejkuba im Gespräch mit science.ORF.at. „Wie Elemente schwerer als Eisen entstehen, war bis vor Kurzem ein Rätsel. Wir haben zwar erwartet, dass Kilonovae bei diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen. Aber direkt beobachtet wurde das noch nicht.“

Sternenexplosion aus der Kategorie "Kilonova" schleudert schwere Elemente ins All
ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
Bei der Kilonova wurden schwere Elemente in den Weltraum geschleudert

Ganz überraschend kommt der nun im Fachblatt „Nature“ vorgestellte Fund übrigens nicht. Der amerikanische Astronom Craig Wheeler hatte bereits am 18. August entsprechende Gerüchte gestreut. „Blow your sox off!“, hatte er mehr oder minder erregt auf dem Kurznachrichtendienst Twitter angekündigt.

Was angesichts der sich nun eröffnenden Möglichkeiten nicht übertrieben scheint. Mit der Kombination von Gravitationswellen und Lichtsignalen hat die Astronomie nun zwei technische Sinnesorgane zur Hand, „mit der wir das Universum auf völlig neue Art untersuchen können“, so Rejkuba. Die Gravitationswellen dienen der groben Orientierung bei der Suche nach interessanten Doppelsternen, das Licht ermöglicht Blicke aufs physikalische Detail. Viele Berechnungen zur Sternenentwicklung sind nun nicht mehr graue Theorie, sondern im Experiment überprüfbar.

Robert Czepel, science.ORF.at

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