Live-Blog zum LIGO-Update über Gravitationswellen

[11:30 MEZ] In Washington beginnt – 2 Querstraßen vom Weißen Haus entfernt – in genau 5 Stunden die heiß ersehnte Pressekonferenz mit Neuigkeiten zur Suche nach Gravitationswellen. Parallel zum oben verlinkten Livestream (alternativ auch dieser) werde ich diesen chronologischen Live-Blog mit Updates und weiteren Informationen aktuell (das Neueste steht ganz unten) halten. Viele halten jetzt schon die Verkündung der Entdeckung von Gravitationswellen für sehr wahrscheinlich. Wenn es nichts Handfestes zu berichten gäbe, wieso sollten sonst zeitgleich an noch 5 weiteren Orten ebenfalls Pressekonferenzen stattfinden? Um 16:30 MEZ geht’s los. Ich bin sehr gespannt.

[12:15 MEZ] Sogar die Leute vom APOD (Astronomy Picture of the Day) machen es spannend und haben vorerst nur einen Platzhalter auf ihrer Homepage apod.nasa.gov stehen. Erst um 17:00 MEZ soll das Astrobild des Tages gelüftet werden. Was wird zu sehen sein? Das erste direkte Bild von Gravitationswellen, die bei der gewaltigen Kollision zweier Schwarzer Löcher entstehen?

[13:00 MEZ] Was sind denn nun eigentlich Gravitationswellen? So hat mir Harald Lesch das vor 15 Jahren in „Alpha Centauri“ sehr schön erklärt. Ganz ohne Tensoren, dafür mit hochgekrempelten Ärmeln. „Das Universum schwingt. Es kann schwingen. Das Substrat, in dem Raum und Zeit existieren, fängt an zu schwingen, wenn Massen sich bewegen und wenn Massen anfangen auf einmal ganz fürchterliche Dinge zu tun. Und diese Schwingungen, die bezeichnet man als Gravitationswellen.“ Anschaulich beschreibt er die Wirkung sowie die Winzigkeit dieser Raumzeit-Wellen, außerdem wird noch die indirekte Entdeckung von Gravitationswellen, für die es 1993 den Nobelpreis gab, erläutert. Und wird dann heute ihr erster direkter Nachweis verkündet? Der Nobelpreis dafür wäre ebenfalls sicher.

Ein enges Paar Schwarzer Löcher strahlt Gravitationswellen ab; Swinburne Astronomy Productions

Gravitationswellen kurz vor der Kollision zweier Schwarzer Löcher; Albert-Einstein-Institut (Michael Koppitz)

[14:45 MEZ] Um Gravitationswellen grafisch irgendwie darzustellen, gibt es – mitunter bunte – Illustrationen wie diese. Wie in den beiden Abbildungen gezeigt wird, entstehen solche Wellen u.a. der Verschmelzung eines Paares aus Schwarzen Löchern. Durch die Abstrahlung in Form von Gravitationswellen nähern sich die Schwarzen Löcher immer schneller einander an und verschmelzen schließlich miteinander. Und da Schwarze Löcher per definitionem kein Licht oder eine sonstige Strahlungsart abgeben, würde sich so eine gewaltige Kollision einzig durch Gravitationswellen verraten!

[14:55 MEZ] Auch Blogger-Kollege Daniel Fischer hat einen Live-Blog („Live-Blog zur Gravitationswellen-Enthüllung“) gestartet.

Vereinfachte Darstellung eines Gravitationswellen-Signals; aus „Numerical Relativity“ (2010) von Baumgarte und Shapiro

[15:30 MEZ] Wie ein Schwarzes Loch mit einem zweiten kollidiert und dabei Gravitationswellen frei werden, kann heute naürlich nur in aufwendigen Simulationen untersucht und in künstlerischen Abbildungen dargestellt werden. Das, was die Wissenschaftler, die z.b. mit dem LIGO-Detektor nach diesen Schwingungen suchen, wirklich messen, wird vereinfacht im unteren Teil der Grafik gezeigt. Wie die Objekte immer schneller aufeinander zu spiralieren, zeigt eine höher werdende Frequenz an, die Verschmelzung findet dann beim größten Ausschlag statt und anschließend ereignet sich noch ein sog. Ringdown. Das ist eine Art Nachhall, bei dem das resultierende – und massereichere – Schwarze Loch wieder seine Kugelform annimmt. So eine Darstellung werden wir sehr wahrscheinlich nachher bei der Pressekonferenz zu sehen bekommen.

[16:10 MEZ] Und um was geht es heute? Viele vermuten, dass mit dem LIGO-Gravitationswellen-Projekt in den USA erstmals Gravitationswellen beobachtet wurden und dieser direkte Nachweis soll gleich um 16:30 MEZ in der Pressekonferenz (der Livestream ist ganz oben zu sehen) veröffentlicht werden. Zu den bisherigen Hinweisen und Gerüchten dazu hatte ich erst am Montag etwas geschrieben. Demnach soll das vermutete Signal tatsächlich von einer Verschmelzung aus zwei Schwarzen Löchern (36 und 29 Sonnenmassen) stammen. Diese Messung wäre jedoch mehr als eine weitere Bestätigung von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, mit der vor 100 Jahren – im Juni 1916 – die Existenz von Gravitationswellen vorhergesagt wurde. Außerdem wäre es der allererste direkte Nachweis von Schwarzen Löchern! Und wir könnten sie sogar hören!

[16:20 MEZ] Noch 10 Minuten bis zur Pressekonferenz (Livestream) in Washington.

[16:25 MEZ] Der Stream läuft schon mal. Noch 5 Minuten …

[16:28 MEZ] Gespanntes Warten …

[16:30 MEZ] Die Pressekonferenz beginnt pünktlich mit einer Ansprache und einem Einspielfilm.

[16:34 MEZ] „Ladies and Gentleman, wie have detected gravitational waves!“ Es folgt Applaus.

[16:45 MEZ] So sehen die im September 2015 mit LIGO detektierten Signale aus. Zuerst wurde es mit der Livington-Station aufgezeichnet, 7 Millisekunden später wurde das identische Signal mit der Hanford-Station empfangen. Ausgelöst wurden sie durch eine äußerst winzige („tiny tiny fraction of a proton diameter“) Längenänderungen der beiden LIGO-Interferometer. Es wird berichtet, dass es aus der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit 36 und 29 Sonnenmassen stammt. Dabei wurde die Energie von 3 Sonnenmassen in Form von Gravitationswellen abgestrahlt. Die Gerüchte im Vorfeld waren also korrekt! Außerdem verrät das Signal, dass sich die Kollision 1,3 Milliarden Lichtjahre entfernt nahe der Magellanschen Wolken am Südhimmel (Sternbild Schwertfisch) ereignete.

[16:54 MEZ] Dem Publikum wird die Wirkung von Gravitationswellen anschaulich erklärt.

[17:00 MEZ] Kip Thorne, der das LIGO-Experiment mitbegründet hat, tritt ans Pult. Er erläutert die bisherige Geschichte der Suche nach Albert Einsteins Gravitationswellen. Alle Beobachtungen zeigten nur eine ruhige Raumzeit. Am 14. September 2015 ändert sich alles. Als LIGO das Signal registrierte und von einem „violent storm“ der Raumzeit erzählte. Die beobachtete Verschmelzung der Schwarzen Löcher setzte eine Energie in Form von Gravitationswellen frei, die dem 50-Fachen aller Sterne im Universum entspricht!!

[17:09 MEZ] Kip Thorne: „LIGO ist just the beginning with gravitational wave astronomy.“ Denn mit dieser Beobachtung wurde eine neue Tür zur beobachtenden Astronomie aufgestoßen. Jenseits des elektromagnetischen Spektrums aus optischem Licht, Radiostrahlung, Röntgenstrahlung usw. hat LIGO zum ersten Mal direkt die Schwingungen der Raumzeit gemessen.

[17:20 MEZ] Nach Kip Thornes Beitrag werden jetzt Frage der Pressevertreter beantwortet.

[17:40 MEZ] Der Livestream endet.

[17:50 MEZ] Und da ist das Paper: „Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger“ (PDF). „Dieses Paper der LIGO Scientific Collaboration & VIRGO Collaboration hat Wissenschaftsgeschichte geschrieben“, heißt es dazu auf Twitter.

Ossokine, Buonanno (MPI für Gravitationsphysik) und Benger (Airborne Hydro Mapping GmbH)

[18:05 MEZ] Die Pressemitteilungen von LIGO und vom Albert-Einstein-Institut Hannover (mit obiger Grafik) sind online. Die farbenfrohe Abbildung ist ein Ausschnitt einer Simulation mit zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern, die 36 und 29 Sonnenmassen schwer sind.

[18:25 MEZ] Vermutlich wegen der großen Zahl an Autoren, werden sie erst ganz am Ende des Fachartikels (PDF) aufgezählt. 1.004 Wissenschaftler sollen es sein, die auf 3 Seiten genannt werden; sogar 3 verstorbene Personen werden erwähnt. Und auf 2 ½ Seiten folgt dann noch die Nennung von 133 Forschungseinrichtungen, die in der LIGO- und VIRGO-Kollaboration zusammen hinter dieser Entdeckung stehen!

[19:05 MEZ] Noch nicht genug von der LIGO-Action heute? Außer dem oben genannten Paper findet man unter dem Punkt „Related Documents“ noch 11 weitere Arbeiten! Darin werden noch weitere Beobachtungen, Analysen und Folgerungen vorgestellt. Übrigens: Die – allererste – direkt beobachtete Gravitationswellen-Quelle hat die Bezeichnung GW150914 erhalten.

[19:30 MEZ] Hier kommt jetzt sogar der Entdecker des am 14. September 2015 detektierten Signals zu Wort. Während das Signal registriert wurde, befand sich Marco Drago nicht am LIGO, noch nicht einmal in den USA, denn viel mehr saß der Wissenschaftler in seinem Büro im Albert-Einstein-Institut Hannover! Er beschäftigte sich mit den LIGO-Daten, bis gegen Mittag eine Alarm-Mail eintraf. „The signal-to-noise ratio was quite high – 24 as opposed to [the more typical] 10“, erläutert Drago. Nach einer Stunde ging eine Mail an die gesamte LIGO-Kollaboration raus und es folgte eine tagelange Datenanalyse begann, um alles aufwendig zu überprüfen.

[20:35 MEZ] Und so hört sich GW150914 an. Dieses sog. Chirp-Geräusch ist tatsächlich die Verschmelzung zweier stellarer Schwärzer Löcher an! Keine elektromagnetische Strahlung wurde dabei abgestrahlt, so dass uns einzig dieses Geräusch von jenem unvorstellbar gigantischen Ereignis erzählt. Die ersten beiden Töne geben unverändert exakt die Frequenz wieder, die das in ein Audiosignal umgewandelte Gravitationswellen-Signal hatte. Bei den zwei danach folgenden Tönen wurde die Frequenz für eine bessere Hörbarkeit angehoben.

[20:40 MEZ] Hier ist die komplette Aufzeichnung der heutigen LIGO-Pressekonferenz.

[21:30 MEZ] Und da wäre natürlich noch das gelüftete APOD (eine künstlerische Darstellung mit den beiden echten LIGO-Signalen), denn bis zur großen Bekanntgabe am Nachmittag war da ja nur ein schwarzer Platzhalter zu sehen.

[21:40 MEZ] Ende des Live-Blogs.