Fundament für die Gravitationswellendetektion gründen
Gravitationswellen, die erstmals als Ergebnis der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein vorhergesagt wurden, sind kleine Verzerrungen in der Raum-Zeit-Geometrie, die sich wie Wellen mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum ausbreiten. Sie können allerdings nicht zum Beispiel durch "Material" zwischen dem Beobachter und der Quelle absorbiert werden, so dass sie nicht wie Licht verdeckt oder gestreut werden können. Durch Finanzmittel im Rahmen des Projekts "Compact binaries as gravitational-wave sources" (Compact Binaries) unterstützte EU-Forscher wollten dank verbesserter, stark gesteigerter Sensibilität von zwei der wichtigsten Gravitationswellendetektoren potenzielle Quellen von Gravitationswellen untersuchen, um die Detektorleistung zu bewerten sowie lenkend auf zukünftige Beobachtungsexperimente einzuwirken. Gravitationswellen werden von fast allen in Bewegung befindlichen Massen produziert. Doppelsterne, die aus zwei kompakten, einander umkreisenden Objekten (Weißen Zwergen, Neutronensternen oder Schwarzen Löchern) bestehen, sind sowohl aufgrund ihrer hochdichten Masse als auch ihrer Bewegung exzellente potentielle Quellen - hier liegt scheinbar das perfekte Rezept zur Erzeugung von Gravitationswellen vor. Das Compact Binaries-Team untersuchte zunächst schnell rotierende Neutronensterne (Pulsare). Neutronensterne haben einen Durchmesser von ca. 20 km und Massen, die ungefähr viermal größer als die der Sonne sind. Die rotierenden Versionen sind Pulsare, die so genannt werden, da die emittierten elektromagnetischen Wellen von der Erde aus impulsweise sichtbar sind - ähnlich wie das von einem rotierenden Leuchtturm ausgehende Leuchtfeuer. Die Wissenschaftler berechneten Schätzungen der Entstehungsraten von binären Pulsaren auf Grundlage von Strahlungsbruchteilen. Überdies veröffentlichten sie eine Zusammenfassung der vorhergesagten Detektionsraten auf Grundlage sämtlicher verfügbarer experimenteller und theoretischer Arbeiten für alle Typen von Doppelsternen, die durch bodengebundene Gravitationswellendetektoren nachweisbar sind. Eine weitere Quelle von Gravitationswellen und außerdem eines der rätselhaftesten Objekte am Nachthimmel sind Gammastrahlenausbrüche, sehr kurze intensive Lichtblitze aus gammastrahlenähnlicher Photonenenergie sehr hoher Leistung. Diese Ausbrüchen folgen, wie kürzlich gezeigt wurde, in mehr als 30% der Fälle kurze Röntgen-Flares. Die Forscher von Compact Binaries entwickelten ein Modell eines Doppelsternsystems, das die Energieversorgung des Röntgen-Flares im Zeitraum der Beobachtung erklären könnte. Die Ergebnisse von Compact Binaries werden wichtige Auswirkungen auf die effektive Gestaltung von Beobachtungsexperimenten haben sowie die Position Europas im Rennen um den erstmaligen Nachweis von Gravitationswellen verbessern.