Kosmisches Rauschen soll von gigantischen Gravitationswellen stammen

2015 wurden erstmals Gravitationswellen von kollidierenden Schwarzen Löchern entdeckt. Vorhergesagt wurden sie von Albert Einstein und 1916 aus seiner Allgemeinen Relativitätstheorie abgeleitet.

Nun könnte ein weiterer Durchbruch in diesem Forschungsbereich geben: Durch neueste Messergebnisse verdichten sich die Hinweise darauf, dass zum ersten Mal der so genannte Gravitationswellenhintergrund nachgewiesen werden konnte.

Bei dem Gravitationswellenhintergrund handelt es sich um eine Art kosmisches Hintergrundrauschen aus gigantischen Gravitationswellen. Das gesamte Universum soll von diesem kollektiven Rauschen durchzogen sein.

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Unzählige Paare extrem massereicher Schwarzer Löcher

Solche gigantischen Gravitationswellen sollen entstehen, wenn sich extrem massereiche Schwarze Löcher nahekommen, miteinander kollidieren und sich immer schneller umkreisen bis sie schließlich zu einem größeren Schwarzen Loch verschmelzen oder in einer Art Todesspirale miteinander verbunden bleiben.

Diese schwergewichtigen Schwarzen Löcher ist die Rede von mehreren Millionen bis Milliarden Sonnenmassen, die sich in den Zentren von Galaxien befinden. Durch die extreme Beschleunigung bei dem Verschmelzungsprozess beziehungsweise in der so genannten Todesspirale entstehen die gigantischen Gravitationswellen.

Der Gravitationswellenhintergrund entsteht dann, wenn sich die Signale von unzähligen Paaren solcher extrem massereicher Schwarzer Löcher überlagern und sich in verschiedene Richtungen ausbreiten. Durch diese Vielzahl an niederfrequenten Gravitationswellen entsteht das gemeinschaftliche, kosmische Rauschen.

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Pulsare als Taktgeber

Der Gravitationswellenhintergrund ist deswegen so schwer nachzuweisen, weil die Gravitationswellenlaserinterferometer auf der Erde in dem niedrigen Frequenzbereich keine verlässlichen Daten liefern können. Eine einzelne dieser Wellen kann nämlich Jahrzehnte benötigen, bis sie durchzieht. Eine solche Wellenlänge kann bis zu 10 Lichtjahre betragen.

Also musste eine andere Möglichkeit her, um den Gravitationswellenhintergrund nachweisen zu können. Dabei haben sich mehrere Forschungsteams auf Pulsare konzentriert. Die ausgebrannten Neutronensterne haben nämlich besondere Eigenschaften.

Die kleinen kompakten Kugeln mit nur wenigen Kilometern Durchmesser, die rund 2 Sonnenmassen in sich vereinen, rotieren extrem schnell und senden dabei äußerst regelmäßig Radiowellen aus. Daher werden Pulsare auch als "kosmische Uhren" bezeichnet.

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Kleinste Abweichungen aufgezeichnet

Seit 15 Jahren werden diese regelmäßigen Pulsar-Signale nach winzigen Unregelmäßigkeiten untersucht. Seither wurden zahlreiche kleine Abweichungen entdeckt, die zum Teil im Milliardstel Sekundenbereich liegen und den extrem niederfrequenten Gravitationswellen zugeordnet werden.

Obwohl die Datenlage besonders umfangreich ist, ist in den nun publizierten Forschungsergebnissen nicht von einer gesicherten Entdeckung des Gravitationswellenhintergrundes die Rede. Um absolut sicher gehen zu können, seien noch weitere Messdaten erforderlich, heißt es.