Donnerstag, 28. März 2024

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Gravitationswellen können durch Trümmerfelder sterbender Sterne erzeugt werden

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Mithilfe von Simulationen stellte ein Team von Astrophysikern fest, dass die von sterbenden Sternen ausgeworfenen Trümmer die Quelle von Gravitationswellen sein könnten – Wellen in der Raumzeit, die Einstein vor mehr als einem Jahrhundert vorhergesagt hatte.

Raum

Gravitation Wellen werden durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt, Es handelt sich um Wellen in der Raumzeit, die durch die Beschleunigung massiver Objekte erzeugt werden. Wellen entstehen auch durch Wechselwirkungen von Objekten wie Doppelsternen und Verschmelzungen zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern.

Gravitationswellen wurden erstmals vom Laser Interfermetric Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mit Sitz in Louisiana und Washington nachgewiesen. LIGO erkennt Gravitationswellen, indem es winzige Unterschiede im Timing von Laserpulsen misst, die auf Spiegel in unterirdischen Strukturen treffen; Diese Unterschiede legen nahe, dass die Pulsationen in der Raumzeit die Laserpulse leicht verzögern.

Nun vermutet ein Forscherteam, dass eine neue Art von Welle durch den Weltraum pulsieren könnte, die noch entdeckt werden muss: Gravitationswellen, die von Materie erzeugt werden, die von sterbenden Sternen emittiert wird. Ihre Forschung wurde heute auf der 242. Tagung der American Astronomical Society vorgestellt.

„Bisher hat LIGO nur Gravitationswellen von binären Systemen entdeckt, aber eines Tages wird es die erste nicht-binäre Quelle von Gravitationswellen entdecken“, sagte Ore Gottlieb, Astrophysiker an der Northwestern University und Hauptautor der Studie, in einem Northwestern freigeben. „Kokons sind einer der ersten Orte, an denen wir nach solchen Quellen suchen sollten.“

Obwohl solche Wellen noch nicht beobachtet wurden, wurden sie in Simulationen von Gottlieb und seinen Kollegen vorhergesagt. Die Forscher modellierten, wie Sterne sterben, indem sie Material nach außen ausstoßen und sich nach innen zusammenziehen, wodurch in den Hohlräumen, die sie hinterlassen, schwarze Löcher zurückbleiben.

Die Forscher wollten herausfinden, ob Akkretionsscheiben von Schwarzen Löchern – das überhitzte Material, das Schwarze Löcher umgibt und ihre Schatten in Radioteleskopbildern sichtbar macht – die Quelle von Gravitationswellen sein könnten.

Doch im Hinblick auf Akkretionsscheiben wurden die Berechnungen des Teams durch simulierte Daten aus dem Materiekokon gestört, der Jets aus beschleunigter Materie umgibt, die von sterbenden Sternen erzeugt werden. Das Modell deutete darauf hin, dass Material um die Jets Störungen in der Raumzeit verursachen könnte, die innerhalb des von LIGO erfassten Frequenzbereichs liegen.

Die Entdeckung von Gravitationswellen aus neuen Quellen wäre auch ein Segen für Astrophysiker, die den Gravitationswellenhintergrund oder das Rauschen der Gravitationswellen, die ständig durch das Universum fegen, aufspüren möchten. Wissenschaftler suchen nach dem Gravitationswellenhintergrund mithilfe von Pulsar-Zeit-Arrays, die ähnlich wie LIGO funktionieren, sich jedoch auf die zeitliche Erfassung von Licht verlassen, das von schnell rotierenden Pulsaren emittiert wird, und nicht auf unterirdischen Laserpulsen.

Raum

Der Heilige Gral der Gravitationswellenastronomie wäre ein weltraumgestütztes Observatorium, das auf die gleiche Weise, aber in viel größerem Maßstab, funktionieren würde als LIGO (das inzwischen erweitert und mit anderen Observatorien zum LIGO-Virgo-KAGRA fusioniert wurde). Zusammenarbeit). Anstatt die 2,5 Meilen (4 Kilometer) langen Arme von LIGO zur Erkennung von Gravitationswellen zu verwenden, könnten Astrophysiker die 1,5 Millionen Meilen (2,41 Millionen Kilometer) langen Arme der geplanten LISA-Mission verwenden.

Aber wann immer ein solches Observatorium auftaucht – wenn überhaupt – ist es sicherlich hilfreich, wenn man weiß, wo man suchen muss.

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QuelleGizmodo
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