Gravitationswellen-Hintergrund erstmals nachgewiesen
Forscherinnen und Forscher haben erstmals den Gravitationswellen-Hintergrund im Universum nachgewiesen. Dieser omnipräsente Hintergrund besteht aus langwelligen Raumzeitschwingungen, die sich über mehrere Lichtjahre erstrecken. Anders als die kurzen und hohen Signale, die von kollidierenden Schwarzen Löchern stammen, ähneln diese gigantischen Schwingungen einem anhaltenden „Summen“. Astronomen entdeckten diese Schwingungen durch Langzeitbeobachtungen von Pulsaren, deren Radiopulse von den Gravitationswellen abgelenkt werden.
Albert Einstein sagte bereits im Jahr 1916 voraus, dass massereiche Objekte die Raumzeit zum Schwingen bringen. Seit 2015 konnten Astronomen die Gravitationswellen von kollidierenden Schwarzen Löchern nachweisen. Die hochfrequenten Raumzeitschwingungen dieser Ereignisse ähneln einem kurzen Pfeiflaut. Die kürzlich entdeckten langwelligen Gravitationswellen hingegen entstehen, wenn sich Duos oder Trios von supermassereichen Schwarzen Löchern miteinander interagieren. Diese Giganten setzen enorme Energiemengen in Form von langwelligen Gravitationswellen frei. Die Schwingungen können aus der Anfangszeit des Universums stammen oder das Echo eines Vorgänger-Universums darstellen.
Um diese langwelligen Gravitationswellen nachzuweisen, nutzten Astronomen Pulsare als „Suchhelfer“. Diese Neutronensterne senden regelmäßige Radiopulse aus. Die Gravitationswellen verändern die Laufzeit der Pulsar-Radiopulse, was winzige Unregelmäßigkeiten in ihrem Takt zur Folge hat. Die Forschenden beobachteten über 15 Jahre hinweg 67 Millisekunden-Pulsare und konnten dabei erste Anzeichen für die gesuchten Gravitationswellen feststellen. Dieser Nachweis eröffnet ein neues Beobachtungsfenster ins Universum.
Die Astronomen vermuten, dass ein Großteil der Raumzeitschwingungen von sich umkreisenden supermassereichen Schwarzen Löchern stammt. Allerdings ist der Gravitationswellen-Hintergrund doppelt so laut wie erwartet, daher könnten noch andere Prozesse zu diesem Summen beitragen. Zukünftige Messungen sollen weitere Einblicke liefern und zeigen, ob das Signal nur von solchen Schwarzen Löchern stammt.
Die Forschenden der NANOGrav-Kollaboration planen, ihre Daten mit anderen Teams weltweit zu kombinieren, um die Auflösung zu erhöhen und mehr über die Quellen des Gravitationswellen-Hintergrunds zu erfahren. Die kombinierten Daten könnten weitere Geheimnisse des Universums aufdecken.
