Gestern wurde der zweite direkte Nachweis einer Gravitationswelle bekannt gegeben. Das ist großartig. Aber eigentlich würde ich mich freuen, wenn es keine Schlagzeilen mehr zur Entdeckung von Gravitationswellen geben würde.

Nicht, weil ich Gravitationswellen doof oder uninteressant finde. Ganz im Gegenteil! Ich habe ja im Februar, als der erste direkte Nachweis einer Gravitationswelle bekannt gegeben wurde schon ausführlich erklärt, warum das eine super Sache ist. Wer Lust hat, kann gerne hier noch einmal nachlesen, was Gravitationswellen sind und hier bzw. hier mehr zum Nachweis selbst. Dass wir in der Lage sind, Gravitationswellen direkt zu messen, ist einer der größten Durchbrüche in der modernen Physik und wird unser Verständnis des Universums nachhaltig und komplett verändern. Aber eben gerade weil das so revolutionäre Entdeckungen sind, würde ich mir wünschen, dass sie keine Schlagzeilen mehr machen. Bevor ich das aber ausführlich erläutere, möchte ich noch kurz erklären, was beim zweiten Gravitationswellen-Nachweis entdeckt wurde (wer die Fakten schon anderswo gelesen hat, kann den Teil auch gerne überspringen).

Der zweite direkte Nachweis einer Gravitationswelle

Das Gravitationswellenobservatorium LIGO hat zwischen September 2015 und Januar 2016 seinen ersten großen Beobachtungslauf gehabt und Daten gesammelt. Die Auswertung dieser Daten hat im Februar 2016 zur Bekanntgabe des ersten direkten Nachweises einer Gravitationswelle geführt. Nachdem die Daten nun weiter ausgewertet wurde, fand man auch eine zweite Gravitationswelle (und ein drittes Ereignis, bei dem man sich aber noch nicht sicher genug ist, ob es sich nicht vielleicht doch nur um zufällige Störungen handelt). Sie wurde am 26. Dezember 2015 registriert und so wie im ersten Fall stammt auch sie von der Kollision zweier schwarzer Löcher (die wissenschaftliche Facharbeit zum Thema kann hier nachgelesen werden; alle Daten zum ersten Beobachtungslauf von LIGO findet man hier (pdf)).

LIGOs Entdeckungen (Bild: LIGO)

LIGOs Entdeckungen (Bild: LIGO)

Die schwarzen Löcher beim ersten LIGO-Event waren vergleichsweise schwer; sie hatten die 36fache bzw. 29fache Masse der Sonne. Beim neuen Nachweis sind die schwarzen Löcher kleiner und haben nur noch die 8fache bzw. 14fache Masse der Sonne. Zufälligerweise hat die Kollision aber in beiden Fällen genau in der gleichen Entfernung von circa 1,4 Milliarden Lichtjahren stattgefunden. Allerdings nicht am gleichen Ort. Wir wissen zwar noch nicht, wo genau die Löcher verschmolzen sind – aber es waren auf jeden Fall unterschiedliche Regionen am Himmel.

Diese Entdeckung hat mehrere wichtige Konsequenzen:

  • Erst einmal bestätigt der zweite Nachweis, dass LIGO wirklich funktioniert und der erste Nachweis kein reiner Zufall war. Ebenfalls bestätigt werden damit auch ein weiteres Mal die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie.
  • Das “O” in “LIGO” ist tatsächlich gerechtfertigt! LIGO steht ja für “Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory”. Und wie LIGO nun gezeigt hat, ist es tatsächlich ein Observatorium. Es ist nicht “nur” ein Detektor; es ist eine Anlage, mit der sich der Himmel beobachten lässt und mit dem man Daten über die Eigenschaften verschiedenster realer Himmelskörper dort draußen sammeln kann.
  • Wir wissen nun, dass Gravitationswellen oft genug auftauchen, um tatsächlich lohnend beobachtet zu werden. Mit den beiden Fällen die man nun hat, kann man auch erste vernünftige Abschätzungen über die Häufigkeit verschmelzender Schwarzer Löcher machen: Zwischen 9 und 240 solcher Ereignisse sollten pro Kubik-Gigaparsec und Jahr stattfinden. Anders gesagt: Alle 10 Jahre muss es mindestens eine Kollision in einem Volumen geben, das eine Milliarde mal größer ist als unsere Milchstraße.
  • LIGO ist großartig, aber nicht ausreichend. Mit LIGO alleine können wir die Quelle der Gravitationswellen nicht eng genug eingrenzen, um auch mit anderen astronomischen Instrumenten danach zu suchen. Dafür braucht es noch mehr Detektoren anderswo auf dem Planeten. Zum Glück wird LIGO bald um eine weitere Station in Indien erweitert und der italienische VIRGO-Detektor wird schon gegen Ende des Jahres mit seinen Daten LIGO unterstützen. Je mehr Detektoren wir haben, desto genauer können wir die Gravitationswellen messen. Gravitationswellenastronomie muss zwangsläufig ein internationales Unternehmen sein.
  • Irgendwo von dort kamen die Gravitationswellen (Bild: LIGO/A. Mellinger)

    Irgendwo von dort kamen die Gravitationswellen (Bild: LIGO/A. Mellinger)

    LIGO wird im Herbst wieder mit dem Sammeln von Daten beginnen. Die Genauigkeit der Detektoren wird dann noch größer sein als jetzt und wir werden noch mehr schwarze Löcher nachweisen können. Wir können dann endlich anfangen, echte Astronomie zu betreiben. Wir können die Population der schwarzen Löcher im Universum kartieren; herausfinden, wo es viele davon gibt und wo nicht; können ihre Eigenschaften untersuchen – und vielleicht auch endlich Gravitationswellen finden, die aus anderen Quellen (rotierende Neutronensterne, Supernova-Explosionen, etc) stammen.

    Angesichts dieser Entwicklungen werden vielleicht auch die Pläne für die Gravitationswellenobservatorium im Weltall ein wenig beschleunigt. Die erste Mission zur Demonstration der Technologie – LISA Pathfinder der Europäischen Weltraumagentur – war ja schon erfolgreicher als erwartet. Es bleibt zu hoffen, dass die echte Mission bald folgt!

    Schwarze Löcher (Bild: LIGO)

    Schwarze Löcher (Bild: LIGO)

    Und ich hoffe, dass die Entdeckung von Gravitationswellen bald keine Schlagzeile mehr wert ist…

    Warum ich keine Schlagzeilen über die Entdeckung von Gravitationswellen mehr lesen will

    Die Gravitationswellenastronomie verspricht eine revolutionäre Technik zum Verständnis des Universums zu werden. Und gerade weil sie das verspricht und weil ich so ungeduldig bin, kann ich es kaum mehr erwarten, dass die Entdeckung von Gravitationswellen keine Schlagzeilen macht. Denn wenn das einmal der Fall ist, dann bedeutet das, dass wir die Technik so sehr beherrschen, dass sie Normalität geworden ist!

    Man kann die Entwicklung mit der Erforschung der extrasolaren Planeten vergleichen. Nach diesen Planeten bei anderen Sternen haben die Menschen Jahrhunderte lang gesucht; ohne Erfolg. Die erste Entdeckung eines solchen Planeten im Jahr 1995 war daher auch zu Recht eine riesige Sensation. Zufälligerweise war das auch das Jahr, in dem ich mein Astronomiestudium begann. Ich konnte die Entwicklung quasi live verfolgen; auch weil die Exoplaneten später mein Arbeitsgebiet als Astronom werden sollten. In den ersten Jahren war jede neue Entdeckung eines Exoplaneten fast ebenso sensationell wie die erste. Die Entdeckung eines Exoplaneten hat ausgereicht, um darüber eine Doktorarbeit zu schreiben. Die Leute die auf dem Gebiet gearbeitet haben, kannten alle Exoplaneten und ihre Eigenschaften auswendig. In den Kaffeepausen wurde jede neue Entdeckung ausführlich diskutiert. Geändert hat sich das erst, als nach der Jahrtausendwende die Zahl der Entdeckungen dank der Weltraumteleskope wie Kepler oder CoRoT extrem anstieg. Jetzt waren neue Planeten nicht mehr automatisch eine Sensation. Jetzt konnte niemand mehr den Überblick über alle Planeten behalten. Schlagzeilen machten die Exoplaneten nur noch, wenn sie irgendwelche besonderen Eigenschaften hatten. Mittlerweile sind wir an einem Punkt angekommen, wo neue Funde gleich in Paketen von über 1000 Objekten bekannt gegeben werden. Wir wissen, das Exoplaneten völlig normal sind; es gibt sie überall im Universum. Und weil wir das wissen und genug von ihnen gefunden haben, können wir auch endlich anfangen, vernünftig über dieses Thema zu arbeiten! Wir haben das, was Wissenschaftler immer wollen: Genug Daten! Genug, um allgemeine Fragen zu beantworten und nicht nur Spezialfälle zu betrachten.

    Diese Situation wünsche ich mir auch für die Gravitationswelle. Die Technik zu ihrem Nachweis soll so gut funktionieren, dass die Detektionen Alltag sind und keine Sensation mehr. Ich will, dass wir jeden Tag so viele davon entdecken, dass eine individuelle Gravitationswelle kein Schlagzeilen-Potential mehr hat. Ich will dass die Beobachtung von Gravitationswellen genau so normal wird, wie die des Sternenlichts. Ich will, dass die Gravitationswellenastronomie endlich Realität wird! Ja, ich weiß – so schnell wird es nicht gehen. Ein bisschen warten wir man noch müssen. Und zum Glück ist die Wartezeit ja auch recht aufregend. Die Entdeckungen sind spektakulär! Aber es wäre mir lieber, sie wären es nicht mehr…

Kommentare (57)

  1. #1 Marco
    Karlsruhe
    16. Juni 2016

    „”Und gerade weil sie das verspricht und weil ich so ungeduldig bin, kann ich es kaum mehr erwarten, dass die Entdeckung von Gravitationswellen Schlagzeilen macht. Denn wenn das einmal der Fall ist, dann bedeutet das, dass wir die Technik so sehr beherrschen, dass sie Normalität geworden ist!“
    Das tut sie doch schon … ich glaube, da fehlt ein „keine […] mehr“ im ersten Satz des letzten Abschnitts.

  2. #2 Bjoern
    16. Juni 2016

    Zufälligerweise hat die Kollision aber in beiden Fällen genau in der gleichen Entfernung von circa 1,4 Milliarden Lichtjahren stattgefunden.

    Na ja. Wenn man die großen Messunsicherheiten berücksichtigt, dann kann man da wohl schlecht von “genau gleich” reden…

    …kann ich es kaum mehr erwarten, dass die Entdeckung von Gravitationswellen Schlagzeilen macht.

    Im zweiten Halbsatz fehlt das Wort “keine”, oder? 😉

  3. #3 noch'n Flo
    Schoggiland
    16. Juni 2016

    Geduldig Du sein musst, junger Padawan.

  4. #4 knorke
    16. Juni 2016

    Muss man nicht gewaltige Größen bei den Detektoren realisieren, damit man noch viel mehr davon messen kann? Ist es z.B. physikalisch absehbar, bis zu welcher “Wellenhöhe”, man mit vorhandenen oder absehbar vorhandenen technischen Möglichkeiten kommen kann?

  5. #5 Jens
    16. Juni 2016

    Die Überschrift ist aber hart an der Grenze zum Klickbaiting

  6. #6 Alderamin
    16. Juni 2016

    @Knorke

    Schau mal hier. Je größer die Basislänge des Detektors, desto größer die nachweisbare Wellenlänge. Die größten Wellenlängen kann man messen, wenn man Pulsare beobachtet und ihre Frequenzschwankungen aufgrund von auf der Sichtlinie zu ihnen durchlaufenden Gravitationswellen misst. Oder noch größere, primordiale Gravitationswellen, wenn man Polarisationsmuster in der kosmischen Hintergrundstrahlung findet.

  7. #7 Christoph
    16. Juni 2016

    Wie weit weg ist eigentlich die Gravitationswellenastronomie von der optischen? Anders gefragt, wie groß müsste ein Detektor ausfallen, um die Gravitationswellen zu messen, die durch die Planeten in unserem Sonnensystem entstehen?

    Ist das überhaupt theoretisch möglich oder kennt man da schon eine Untergrenze? Im Prinzip gibt es doch derzeit keine Quantisierung der Gravitation (bzw. der Streckung/Stauchung des Raumes), oder doch?

  8. #8 Karl
    16. Juni 2016

    Mal so nebenbei, dass das ganze spannend ist etc…

    Wird den sowas dann auch genutzt, um mal mit einem Teleskop in die Richtung zu guggen, wo die Wellen her kamen? Das Licht ist ja dann schon eine Weile vorbei, aber vielleicht sieht man ja was spannendes noch nachtraeglich in der Region, wo die Verschmelzung/Kollision stattfand. Irgendwelche Gase etc werden doch dabei sicher auch durch die Gegend gewirbelt und nicht nur einfach mit verschlungen.

  9. #9 Florian Freistetter
    16. Juni 2016

    @Karl: “Wird den sowas dann auch genutzt, um mal mit einem Teleskop in die Richtung zu guggen”

    Das ist eigentlich der Plan, ja. Aber da man bis jetzt den ort der Gravitationswellen noch nicht genau genug lokalisieren kann, klappt das noch nicht. Da brauchts noch ein paar mehr Detektoren an anderen Orten der Welt damit man das vernünftig triangulieren kann.

  10. #10 MartinB
    16. Juni 2016

    @Christoph
    Da der Jupiter auf seiner Bahn um die Sonne 40Watt leistung abstrahlt, wird man die Gravitationswellen dazu wohl nie messen können, dazu sind sie zu schwach.
    Was die Quantisierung der Gravitation angeht, kanst du hier gucken:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2015/04/19/quantengravitation/

  11. #11 Krypto
    16. Juni 2016

    @Christoph#7:

    Ist das überhaupt theoretisch möglich oder kennt man da schon eine Untergrenze? Im Prinzip gibt es doch derzeit keine Quantisierung der Gravitation (bzw. der Streckung/Stauchung des Raumes), oder doch?

    Ergänzend zu Martin, der super zu dem Thema gebloggt hat:
    Ja, theoretisch wäre eine Detektion leichtgewichtiger Quellen möglich, aber technisch derzeit undenkbar analog zu Einstein, der sämtliche GW-Detektionen für technisch unmachbar hielt.
    Momentan gibt es um etliche Größenordnungen eher Probleme mit dem Signal/Rauschabstand und der Detektorentkopplung als mit theoretischen Untergrenzen.

  12. #12 Krypto
    16. Juni 2016

    @Florian:
    Erwähnenswert wäre, dass für mindestens eines der beiden SL eine Rotation detektiert wurde.

  13. #13 Frantischek
    16. Juni 2016

    Wie passen denn die jetzigen Ergebnisse mit den bisherigen Schätzungen für leichte schwarze Löcher zusammen?
    Wenn man so was alle 2-3 Monate detektiert, muss es da nicht einen ganzen Haufen davon geben?

  14. #14 UMa
    16. Juni 2016

    @Florian: Ich habe die Ergebnisse von O1 überflogen. Leider steht da auch:

    Current projections for O2 suggest that the sensitivity will be consistent with the lower end of the band indicated in Figure 12.

    Das heißt wohl, dass die Genauigkeit nicht so gesteigert werden konnte wie erhofft, und die Anzahl der entdeckten GW im O2 wohl einstellig bleiben werden. Eine zweistellig Anzahl dürfte erst mit O3 im Jahr darauf erreicht werden.
    GW150914 war wohl ein außergewöhnlich starkes Ereignis, das nicht jedes Jahr auftritt.

  15. #15 Alderamin
    16. Juni 2016

    @Frantischek

    Es gibt einen Haufen stellare Schwarze Löcher, aber keinen Haufen enger binärer Schwarzer Löcher. Man kennt beispielsweise über 1700 Pulsare, aber darunter nur 2 Doppelpulsare. Die Vorläufersterne von Pulsaren sind nun jedoch erheblich häufiger anzutreffen als die von Schwarzen Löchern, insofern ist die Entstehung von binären Schwarzen Löchern noch viel unwahrscheinlicher als von binären Pulsaren. Hinzu kommt, dass man diese Objekte dann auch noch im richtigen Moment erwischen muss, wenn sie fusionieren, um ihre Gravitationswellen nachzuweisen.

    Der Grund, warum nun trotzdem schon 2-3 Ereignisse nachgewiesen sind, liegt an dem riesigen Volumen, das LIGO jetzt schon überblicken kann, einen nennenswerten Bruchteil des beobachtbaren Universum mit einigen zehn Milliarden Galaxien zu je 100 Milliarden Sternen. Da schlägt einfach die große Zahl zu.

  16. #16 UMa
    16. Juni 2016

    @Frantischek:
    Die theoretischen Abschätzungen für die Häufigkeit von solchen Kollisionen schwarzer Löcher lagen vor der ersten Beobachtung zwischen 0.1-300 Kollisionen/Gpc³/Jahr.
    Nach dem ersten GW aus den Beobachtungen 2-600 Kollisionen/Gpc³/Jahr.
    Jetzt nach der ganzen O1 bei 9-240 Kollisionen/Gpc³/Jahr. Passt also ganz gut.
    Zum Glück sind es mehr als die 0.1, sonst hätte man bis zum Ende von O3 kaum eine Chance auf ein Ereignis gehabt.

  17. #17 Der Plan vom lieben Gott oder hatte der doch keinen
    Muss ich das sagen?
    16. Juni 2016

    Mit Verlaub..
    Erst spektakuläre Planeten entdecken wollen, dann so viel davon, dass sie nicht mehr spektakulär sind. Dann spektakuläre Gravitationswellen entdecken wollen, dann so viele, dass sie nicht mehr spektakulär sind.

    Wie geht’s weiter?
    Leben im All entdecken wollen, dann so viel davon, dass es nicht mehr sensationell ist. Intelligentes Leben im All entdecken wollen, dann so viel davon, dass es nicht mehr sensationell ist? Ich glaube, es ist falsch auf dem Weg zur Doktorarbeit den Faust zu schnell in die Ecke zu werfen. Selbst in Zeiten als Growian bewies, dass Windkraft nie klappen wird und Atomkraft für immer sicher war, gab es -ein Thema aus den Siebzigern- Technikfolgeabschätzung…sozusagen in jede Richtung gekehrt…universitär?

    Was passiert, wenn die Nachweisgrenze so klein wird, dass man einen doch detektieren kann, wie er wild im Kreis herum rennt? Eine Utopie? Wer hätte gedacht dass so etwas geht: http://www.faz.net/aktuell/wissen/forschung-politik-1/forscher-des-mit-hoeren-gespraeche-durch-chipstueten-ab-13084359.html
    http://www.weltderphysik.de/gebiet/atome/news/2014/kuenstliches-atom-wechselwirkt-mit-schall/

    Beispiel: Wenn morgen einer Neutrinos einfach und sicher detektieren kann, werden sofort massenhaft Marktsignale wild durch die Erde geschossen werden. Im Thema hier: Wie klein kann die Nachweisgrenze bei Gravitationswellen sein? Ist es wirklich Sicherheit und Langweile durch Beherrschung oder liegt ein Gefahrenpotential in der Ignoranz?

    Ich gönne allen Astronomen diese neue Zeitung von Herzen, aber unser Orga Prof. legte stets Folien mit zehn wichtigen Punkten auf. Neun davon waren: “Seien sie kritisch!” Grundlagenthemen gehören keinesfalls nur Astronomen. Sie gehören fallweise auf die erste Seite der Bildzeitung. Mit Verlaub: Alles andere scheint mir besitzergreifende Allmachtsphantasie und Hybris. astrodicticum-simplex ja, aber nicht astromens-simplicissimus. Goethe hatten wir schon; Schiller meinte dazu:

    Doch furchtbar wird die Himmelskraft,
    Wenn sie der Fessel sich entrafft,
    Einhertritt auf der eignen Spur
    Die freie Tochter der Natur.
    Wehe, wenn sie losgelassen

    Ich würde mir also dagegen wünschen, dass das auf ewig sensationell und gerne in Schlagzeilen durchdacht wird! Alleine schon deswegen, weil die anderen Schlagzeilen oft so schlecht sind.

  18. #18 EchtSuperDasPodcast
    Mannheim, Ort an dem das Auto erfunden wurde
    16. Juni 2016

    @Alderamin von einzelnen / doppelten Pulsaren (die sich ja selbst bemerkbar machen) und oft nur zehn Millionen Jahre aktive sind auf Anzahl doppelter Schwarze Löcher zu schließen, die sich -> BISHER <- ja nicht selbst bemerkbar mach(t)en das scheint mir, wie von Glühwürmchen auf Stechmücken zu schließen?

  19. #19 Alderamin
    16. Juni 2016

    @EchtSuperDasPodcast

    Nö, wieso? Pulsare entstehen aus Sternen zwischen ca. 5 und 15-20 Sonnenmassen, Schwarze Löcher aus Sternen, die noch schwerer sind. Die allermeisten Sterne sind rote Zwerge mit einer halben Sonnenmasse oder weniger, über 75% (siehe Tabelle), nur 0,003% der Sterne haben mehr als 16 Sonnenmassen. Entsprechend selten sind Schwarze Löcher. Ich schließe nicht von Glühwürmchen auf Stechmücken, sondern von 3- auf 4-blättrige Kleeblätter.

  20. #20 Alderamin
    16. Juni 2016

    @myself

    nur 0,003% der Sterne haben mehr als 16 Sonnenmassen

    Korrektur, sind sogar nur 0,00003%, hatte übersehen, dass dies schon eine Prozentangabe ist.

  21. #21 Frantischek
    17. Juni 2016

    …sind sogar nur 0,00003%

    Jahaaa. Jetzt! Aber früher hatts doch anders ausgeschaut. Bestand nicht die erste Sternengeneration fast nur aus Riesensternen?

  22. #22 EchtSuperDasPodcast
    Mannheim der Ort an dem Das Fahrrad erfunden wurde
    17. Juni 2016

    @Alderamin stimmt alles. Aber trotzdem denke ich, da geht a Bissl mehr;-) Bei späteren Kollisionen können sich viele in SL’s verwandeln und Du weisst (z.B. ohne alle GWellen:-) nicht wieviele das tun oder schon getan haben. Außerdem könnten SL’s auch da sein – vollkommen ohne Sterne. Von Anfang an. Und GraWe’s (wie SL’s selbst) könnten auch von ganz anderen Dingen kommen. Also wenn Neutronensterne vierblättrige Kleeblätter sind und Du schaust “das Grüne” auf der Wiese an (=GraWellen) und suchst die dreiblättrigen Kleeblätter und auch kleineren Gewächse (SL), können welche aus vierblättrigen durch Ausrupfen einzelner Blätter entstehen und Grashalme gibt es auch noch. (Es können auch vierblättrige durch von der Seite anschauen wie dreiblättrige ausschauen; deswegen muss man ja so lange suchen) Letztendlich kann die Wiese auch mit grüner Farbe angemalt sein! Das ist dann alles grün! Der Trost ist ist ganz einfach: Die Zukunft wird (ziemlich schnell!) zeigen, ob es nur Ereignisse in der Anzahl der von dir vorausberechneten SL’s gibt oder z.B. mehr bzw viel mehr wie ich meine. Ich denke halt nur die statistischen Variablen sind 1. nicht ganz unabhängig und 2. ja nicht mal die einzigen kausalen Dinge. Es ist wie vom Zählen von Raupen auf alles was später fliegt zu schließen (Fledermäuse,Vögel,Bienen,Nachtfalter, Gleitschirme,Flugzeuge). Alleine schon die 2-3 Ereignisse jetzt werden doch eventuell irgendwann wieder mit SL’s kollidieren (oder wie entstehen super massive SL’s) Weiter kann ein Stern (Brauner Zwerg,Planet) doch auch direkt in ein SL fliegen?…ganz zu schweigen von Dunkler Materie die ja gravitativ wirkt so eventuell in GraWels mit uns spricht?

  23. #23 Alderamin
    17. Juni 2016

    @Frantischek

    Weiß nicht, früher konnten die Sterne potenziell größer werden, weil das staubfreie Gas sich nicht so leicht vom jungen Stern wegblasen ließ, wie das beim heutigen, staubigen Gas der Fall ist. Aber auch heute entstehen Sterne verschiedener Größen, weil einfach nicht überall genug Gas im Einflussbereich jeder lokalen Verdichtung in einer Gaswolke ist, oder Rotation die Wolke in viele Teile fragmentieren lässt, das war früher sicher auch nicht anders. Ich denke mal nicht, dass früher alle Sterne zu Riesen wurden (woher kämen auch sonst die alten, immer noch leuchtenden Sterne in den Kugelsternhaufen?). Und wenn anfangs doch: die leben nur wenige Millionen Jahre, dann wäre das Gas auch schnell mit Staub angereichert worden und diese Phase hätte nicht allzu lange gedauert.

    Aber dass die Häufigkeit großer Sterne früher anders gewesen sein mag als heute, da gehe ich mit.

  24. #24 Alderamin
    17. Juni 2016

    @EchtSuperDasPodcast

    Bei späteren Kollisionen können sich viele in SL’s verwandeln und Du weisst (z.B. ohne alle GWellen:-) nicht wieviele das tun oder schon getan haben.

    Sternkollisionen sind etwas, das wirklich selten passiert, die Abstände zwischen Sternen (auch Doppelsternen) sind doch riesig. Dass sich dadurch die Statistik Schwarzer Löcher wesentlich ändert, erscheint mir unwahrscheinlich.

    Außerdem könnten SL’s auch da sein – vollkommen ohne Sterne. Von Anfang an.

    Dann müsste es sie in allen Größen geben. Es gibt aber praktisch nur stellare und supermassive im Zentrum von Galaxien. Warum gibt’s nichts dazwischen und wie sind dann die supermassiven entstanden?

    Normalerweise bremst ein Stern sein eigenes Wachstum durch seine Strahlung (und es dürfte unvermeidlich sein, dass beim Kollaps von Gas zuerst einmal ein Stern entsteht). Wenn der Stern dann zum Schwarzen Loch wird, kann wieder Materie einfallen, aber auch da zieht das Schwarze Loch die Bremse, es gibt da eine theoretische Obergrenze für die Rate, mit der ein Schwarzes Loch Materie schlucken kann (Eddington-Limit; hängt mit der Strahlung der Akkretionsscheibe zusammen). Supermassive Schwarze Löcher entstehen dann möglicherweise tatsächlich durch Kollisionen, allerdings im Zentrum von Galaxien, wo sie entsprechend dicht stehen (und dahin driften sie auch, wenn sie mit leichteren Sternen gravitativ wechselwirken). Ausschließlich da findet man die Supermassiven Schwarzen Löcher.

    Dass überall in der Galaxie Schwarze Löcher herumfliegen, ist unwahrscheinlich. Außerdem wären sie dann bei der MACHO-Suche (Suche nach Mikro-Gravitationslinseneffekten in Sternfeldern) aufgefallen.

  25. #25 Bullet
    17. Juni 2016

    Bestand nicht die erste Sternengeneration fast nur aus Riesensternen?

    Hä? Wenn Rote Zwerge die häufigste Sternpopulation sind und mir schon Wikipedia sagt, daß Rote Zwerge eine Lebensspanne von … ach, lies selbst:

    Diese reicht, abhängig von der Masse (je geringer, desto länger ist die Aufenthaltsdauer in der Hauptreihe), von mehreren 10 Milliarden bis zu Billionen von Jahren. Da bereits der untere Wert größer ist als das Weltalter (ca. 13,5 Milliarden Jahre), hat bisher kein Roter Zwerg die Hauptreihe verlassen, während laufend neue entstehen. Dies erklärt den großen Anteil der Roten Zwerge an der Gesamt-Sternanzahl.

  26. #26 Wizzy
    17. Juni 2016

    @Bullet
    Was Du zitierst, widerspricht aber nicht Frantischeks Aussage. Hätte es in der ersten Sternengeneration nur 0,00003% Rote Zwerge gegeben, könnten sie heute dennoch in der Mehrzahl sein.

  27. #27 Wizzy
    17. Juni 2016

    Aber wenn man zum Thema früheste Sterngeneration Wikipedia bemüht, ergibt sich Folgendes – aus “https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_population”:
    “Population III [Anm.: Früheste Population] stars […] have not yet been observed directly. […] Current theory is divided on whether the first stars were very massive or not – theories proposed in 2009 and 2011 suggest the first star groups might have consisted of a massive star surrounded by several smaller stars.[16][17][18] One theory […] by computer models of star formation, is that with no heavy elements and a much warmer interstellar medium from the Big Bang, it was easy to form stars with much greater total mass than the ones visible today. [citation needed] Typical masses for population III stars are expected to be about several hundred solar masses, which is much larger than that of current stars. […]”

  28. #28 Krypto
    17. Juni 2016

    @Frantischek:

    Bestand nicht die erste Sternengeneration fast nur aus Riesensternen?

    Das Besondere an der 1. Sternengeneration war die enorme Größe, die damals wegen des hohen Wasserstoffanteils möglich war, heute jedoch nicht mehr.
    Der Anteil an Riesensternen mag damals größer gewesen sein, ich halte es jedoch für sehr unwahrscheinlich, dass es damals fast nur solche Prachtexemplare gab.

  29. #29 herbert
    18. Juni 2016

    ich halte es jedoch für sehr unwahrscheinlich, dass es damals fast nur solche Prachtexemplare gab

    naja … in #27 hast du schon gelesen, dass die mehrere 100 Sonnenmassen gehabt haben (könnten)? Dann müssten die wirklich nicht in der Überzahl gewesen sein… und ihre Lebensdauer/ weiteres Schicksal wären durchaus absehbar…

  30. #30 Krypto
    18. Juni 2016

    @herbert:
    Nein, das hat sich wohl beim Antworten überschnitten.
    Ich bin aber recht gut im Bilde über die Mechanismen, die damals größere Riesensterne ermöglichten und will nur Bullets Argument unterstreichen.
    Ich verstehe aber nicht so richtig, was Du mir mitteilen möchtest. 😉

  31. #31 Frantischek
    18. Juni 2016

    Die deutsche Wikipedia geht wohl auch davon aus, dass die ersten großteils sehr groß waren:

    Bereits kurz nach dem Urknall gab es Sterne, die aufgrund ihrer großen Masse schnell in Paarinstabilitätssupernovae endeten…
    …Sollten damals auch vereinzelt massearme Sterne gebildet worden sein,…

    https://de.wikipedia.org/wiki/Population_(Astronomie)

    Wikipedia sagt aber auch, aus Paarinstabilitätssupernovae entstehen keine schwarzen Löcher…

  32. #32 Laie
    18. Juni 2016

    Ich sehe einiges ähnlich, dass es sehr positiv ist, wenn durch verbesserte Sensoren die Datengrundlage für die Wissenschaft die Forschung an Modellen, bzw. die Modellbildung stark verbessert wird, und unser Erkenntnisstand steigt. Ob die Detektierung einer intelligenten Spezies da draußen im All jemals gelingen wird?

    @ Jens dein sach-undienlicher Hinweis ist völlig entbehrlich. Florian beschreibt sehr gut, warum er das in der Überschrift gesagte so sieht, und das ist völlig ok!

  33. #33 Krypto
    18. Juni 2016

    @Frantischek:
    Dann solltest Du auch da weiterlesen:

    Da er(Der uralte Stern) aus Supernovaüberresten der ersten Sterngeneration entstand (die bisher nicht beobachtete Population III) hatten Astronomen eigentlich einen höheren Eisenanteil erwartet und werten das als Hinweis darauf, dass die ersten Supernovaexplosionen relativ wenig Energie freisetzten und der überwiegende Teil der schweren Elemente in den dabei entstandenen schwarzen Löchern verschwand.

  34. #34 Frantischek
    18. Juni 2016

    O.k. Und was sagt uns das jetzt?
    Sind signifikant mehr SL zu erwarten, als die heutige Stern(größen)verteilung hergibt, oder nicht?

  35. #35 EchtSuperDasPodcast
    19. Juni 2016

    @alderamin vielen Dank! Der Macho Hinweis war schon hilfreich. Der Link hier ist wirklich eine Offenbarung:http://www.tapir.caltech.edu/~teviet/Waves/gwave_spectrum.html

    Zur ersten Sternegeneration (=Stern III) gibt’s hier ausführlichst von uns Harald:
    http://www.br.de/mediathek/video/sendungen/alpha-centauri/alpha-centauri-population-drei-sterne-2003_x100.html#&time=

    Wenige seltene Kollisionen glaub ich nicht, sonst gäb’s unter meinem Bett nicht so viele Wollmäuse. Das fliegt doch alles nicht zufällig durch die Gegend und an einander vorbei sondern zieht sich an. (Wollmäuse elektrisch, Masse gravitativ) Auch wenn man Machos (Massive Astrophysical Compact Halo Object) nur selten sieht. Eventuell machen ja “Primordial black hole” in Zukunft auch noch Gravitationskrach. Lisa wird das feststellen können 🙂 Das wird wie Gaja beim Sternenkatalog!

  36. #36 Krypto
    19. Juni 2016

    @Frantischek:
    Das sollte Dir eigentlich sagen, dass damals sehr wohl SL, vor allem Expemplare im oberen Bereich stellarer Masse, entstanden sind. Auch im Zuge von Paarinstabilitäts-SN.
    Evt. gehörten auch diejenigen, die LIGO detektiert hat, dazu.

    Wikipedia sagt aber auch, aus Paarinstabilitätssupernovae entstehen keine schwarzen Löcher…

    Diese Aussage ist falsch und auch nicht so nachzulesen.

    Deine 2. Frage verstehe ich nicht so recht.

  37. #37 Frantischek
    19. Juni 2016

    Das hab ich da gelesen:

    Eine Variante des Kernkollapsszenarios besteht in der Paarinstabilitätssupernova, bei der der Stern nicht zu einem kompakten Objekt kollabiert, sondern vollständig zerrissen wird…
    …Bei einer PISN entsteht kein kompakter Überrest, sondern der Stern wird vollständig zerrissen.

    https://de.wikipedia.org/wiki/Supernova#Paarinstabilit.C3.A4tssupernova

    Meine Frage(n) war(en) die:
    Man kennt die heutige Verteilung der Sterne, bezüglich Alter und Größe recht gut. Damit kann man wohl auch recht gut abschätzen wie viele leichte schwarze Löcher es geben sollte.
    Wird diese Schätzung durch LIGO bestätigt oder nicht?
    Und wenn man annimmt, dass es früher sehr viel mehr große Sterne gegeben haben sollte:
    Um wieviel müsste man dann die gängigen Schätzungen ca. nach oben revidieren?
    Und:
    Gabs früher überhaupt wirklich viel mehr Riesensterne?

  38. #38 Krypto
    19. Juni 2016

    @Frantischek:
    Wie gesagt, es ist massenabhängig.
    Es gibt sogar plausible Modelle, bei denen mehr als ein SL beim Kollaps entstehen können.

    Wird diese Schätzung durch LIGO bestätigt oder nicht?

    Das ist zukünftig mit einer breiteren Datenbasis und damit verbundener, steigender Genauigkeit möglich.
    Auch wird bald VIRGO mit einsteigen und damit können die Quellen besser geortet werden.

    Und wenn man annimmt, dass es früher sehr viel mehr große Sterne gegeben haben sollte:
    Um wieviel müsste man dann die gängigen Schätzungen ca. nach oben revidieren?

    Da ist halt eine Relation:
    Je höher die Annahme, desto mehr SL unter Berücksichtigung der Beobachtung der relativ metallarmen, alten Sterne der 2. Generation.

    Gabs früher überhaupt wirklich viel mehr Riesensterne?

    Meiner Ansicht nach ja. Und eben auch deutlich größere Exemplare über 150 Sonnenmassen, welche heute nicht mehr direkt entstehen können.

  39. #39 Blue
    20. Juni 2016

    Ich verstehe den Sinn des zweiten Artikels nicht ganz. So läuft das eben ab bei neuen Entdeckungen. Es benötigt einige Jahre Forschung und Entwicklung neuer Technologien um eine nutzbare Datenmenge zu beschaffen. Sich darüber zu beschweren, wird den Prozess nicht beschleunigen. Abwarten und Tee trinken. Müssen die meisten Wissenschaftler. 😉

    Und ist es nicht zu begrüßen, wenn die Medien zur Abwechslung mal über Astronomie berichten? Ich schätze der erste Nachweis der Gravitationswellen ist aus den Köpfen der meisten Menschen schon wieder verschwunden, da kann ein kleines Reminder doch nicht schaden.

  40. #40 EchtSuperDasPodcast
    Mannheim; Stadt aus der Kultur nach München ging
    20. Juni 2016

    Wenn anfangs nur 150 Sonnenmassen und größere Sterne (1) in einem viel heißeren Ambiente (2) ausgestattet mit reinem Helium und Wasserstoff (3) und super heiß brennend (4) explodierten und damit so ungesehen große und ungesehen zusammengesetzte Sterne und nicht mehr existent heiße Sterne in einem heute nicht mehr existenten Heiß-Raum explodieren somit vier vollkommen andere Dinge (1,2,3,4) vorliegen, wird kaum etwas heute bekanntes dabei raus gekommen sein. Ich könnt mir das als Konsistenz dunkler Materie vorstellen. Wenn am Ende aller Population III Sterne nach zehn Mio Jahren lauter golfballgroße Bällchen entstanden sind, wüssten wir das heute noch nicht . Weder Machomessung noch sonstwer oder sonstwie würde das erkannt haben – oder? Das könnten sogar lauter SL’s sein und es hätte noch keiner gefunden – und nicht mal LISA würde die finden – oder?

  41. #41 Florian Freistetter
    20. Juni 2016

    @Blue: “Und ist es nicht zu begrüßen, wenn die Medien zur Abwechslung mal über Astronomie berichten? “

    Ja. Natürlich. Und ich hab ja auch nicht gesagt, dass das nicht mehr passieren soll. Aber ich wünsch mir halt, es wäre schon die Zukunft in der wir Dinge wissen und können die wir jetzt noch nicht wissen und können.

  42. #42 Wizzy
    20. Juni 2016

    @EchtSuperDasPodcast #40

    Ganz so undefiniert ist das meines Erachtens nicht. Erstens weisen unabhängige experimentelle Indizien darauf hin, dass kurz nach dem Urknall nicht vollkommen unterschiedliche physikalische Gesetze (im Gegensatz zu Umgebungsbedingungen) wie heute geherrscht haben – sonst wären unsere Erkenntnisse nicht so konsistent wie sie es sind. Zweitens, bezüglich golfballgroßer Schwarzer Löcher: Wir wissen heute dass kleine Schwarze Löcher eine begrenzte Lebensdauer haben:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Micro_black_hole “[…] A primordial black hole with an initial mass of around 10^12 kg would be completing its evaporation today; a lighter primordial black hole would have already evaporated. […]” “[…] The spatial extension of fermions [assuming Einstein-Cartan theory] limits the minimum mass of a black hole to be on the order of 10^16 kg, showing that mini black holes may not exist. […]”

  43. #43 Wizzy
    20. Juni 2016

    Ok, was ich geschrieben habe ist für golfballgroße Schwarze Löcher nicht relevant. Ein 10^16 kg SL hat nur einen Radius von rund 15 pm :). Golfballgroße Löcher leben also durchaus lang genug. Und sie haben eine Masse von ca. 20% der Erdmasse, das könnte in der Tat schwierig zu detektieren sein. 1:0 für Dich @EchtSuperDasPodcast 🙂

  44. #44 rauskucker
    20. Juni 2016

    Eine Frage:
    Wenn ein entsprechendes Ereignis (Verschmelzung von 2 SL) in der näheren Umgebung, also vielleicht 1000 LJ stattfände:
    könnte man die Gravitationswelle dann auch irgendwie anders registrieren? Vielleicht sogar mit den menschlichen Sinnen, z.B. als kurzes Schwindelgefühl? Oder als Störung bei den GPS-Geräten? Oder Bildstörung im Antennen-TV?

  45. #45 Florian Freistetter
    20. Juni 2016

    @rauskucker: “Vielleicht sogar mit den menschlichen Sinnen, z.B. als kurzes Schwindelgefühl?”

    Ne, keine Chance. Das ist ein viel zu geringer Effekt.

  46. #46 Krypto
    20. Juni 2016

    @rauskucker:
    Mal so als Vergleich:
    Der GEO600 bei Hannover kann die Brandung von der Nordseeküste registrieren und Gravitationswellen sind wesentlich schwächer.

  47. #47 EchtSuperDasPodcast
    Mannheim, einziger Ort an dem sowohl Wolfgang Amadè und Elvis Presley waren
    21. Juni 2016

    @42Wizzy – Danke. Golfball als Größe war echt geraten, weil ich dachte sieht man kaum bei Sterntransit und Schwarzschildradius dürfte so klein sein, das dass es kaum Mikrolinseneffekte gibt. Wenn Du das mit der Golfball SL ist 0,2 Erdmasse sagst, glaub ich es. Damit haben wir eine neue (negative) Hypothese. Die geht so:

    Die Golfball Dunkle Materie – Annahme (GoDuMaAn, Englisch GoBaDaMaAs).

    Behauptung: Wenn die komplette dunkle Materie aus golfballgroßen Baryonischer Massenobjekte (z.B. Golfbällen) oder Schwarzen Löchern von Golfballgröße oder einiges kleiner bestünde, hätten wir das bisher noch nicht und werden es in absehbarer Zukunft auch nicht detektieren können?

    Mal ehrlich…habe ich recht oder habe ich recht?

    Bei den MACHO- Papers über Mikrolinsen wurde mir nicht klar, ob statt Golfball Orange, Melonen oder Kürbissgröße auch noch geht? Die Fangen alle bei z.B. 0,5 einem Sonnenmassen an. Hier mal ne Linse bei 0,1 Sonnenmassen
    http://www.astronews.com/news/artikel/2004/07/0407-012.shtml

  48. #48 Wizzy
    21. Juni 2016

    @EchtSuperDasPodcast
    Es gäbe natürlich mehrere Fragen für mich als Laien zu beantworten:
    1) Ist es überhaupt denkbar / gibt es einen Mechanismus, bei dem golfballgroße SL entstehen, und zwar öfter als extrem selten?
    2) Es gibt ja über indirekte Methoden zahlreiche Paper zur Verteilung der Dunklen Materie. Die darf nicht beliebig sein und definitv nicht gleich der Verteilung der sichtbaren Materie, sonst halten z.B. Galaxien gar nicht zusammen. Könnten sich Golfball-SL so verteilen, dass es dem entspricht? Immerhin unterliegen sie ja normaler Gravitation, also könnte man ein Modell mit solchen füttern. Falls das nicht ohnehin schonmal jemand getan hat.

  49. #49 Wizzy
    21. Juni 2016

    @EchtSuperDasPodcast
    Nachdem ich ein wenig recherchierte, kam heraus es wird nach Schwarzen Löchern als Dunkler Materie schon ein Weilchen lang gesucht. Es geht dabei aber um primordiale Schwarze Löcher, die wohl eher sehr kurz nach dem Urknall entstanden sind, nicht während der ersten Sterngeneration.
    http://www.space.com/23583-dark-matter-tiny-black-holes.html: “[…] Kepler’s data show no evidence of black holes between 5 and 80 percent of the moon’s mass, suggesting these black holes could not constitute most dark matter.
    However, even smaller primordial black holes, ones less than 0.0001 percent the mass of Earth’s moon, could still make up the entirety of dark matter, Griest said. Future missions […] could look for smaller black holes than those identified by the Kepler data. […] ‘They’re still a viable candidate for dark matter.’ “

  50. #50 EchtSuperDasPodcast
    Mannheim mit dem Schloss größer als das von Versaille
    1. Juli 2016

    Sehr zur Verwirrung vieler vorhergehender Aussagen wird hier in dem Paper wahrhaftig dargelegt wie man !kleine Schwarze Löcher (-> angeblich nicht oder nur selten existent) bei einer !Kollision mit einem Stern (-> passiert ja fast nie) am Zittern des durchsausten Sternes und der erfolgten Veränderung der Lichtausstrahlung erkennen kann! Ob das Gaja wohl schon kann?

    http://www.space.com/13026-dark-matter-primordial-black-holes.html

    Der Fachmann staunt und der alte Laie wundert sich, wer, wie und was alles auch schwabbelnde Falten bekommen kann 🙂

  51. […] Nach der grandiosen ersten Entdeckung im letzten Jahr und dem wenige Monate später folgenden zweiten Nachweis konnten nun das dritte Mal zwei schwarze Löcher bei der Kollision beobachtet werden. […]

  52. #52 Captain E.
    6. Juni 2017

    @Alderamin:

    […]

    Dann müsste es sie in allen Größen geben. Es gibt aber praktisch nur stellare und supermassive im Zentrum von Galaxien. Warum gibt’s nichts dazwischen und wie sind dann die supermassiven entstanden?

    Normalerweise bremst ein Stern sein eigenes Wachstum durch seine Strahlung (und es dürfte unvermeidlich sein, dass beim Kollaps von Gas zuerst einmal ein Stern entsteht). Wenn der Stern dann zum Schwarzen Loch wird, kann wieder Materie einfallen, aber auch da zieht das Schwarze Loch die Bremse, es gibt da eine theoretische Obergrenze für die Rate, mit der ein Schwarzes Loch Materie schlucken kann (Eddington-Limit; hängt mit der Strahlung der Akkretionsscheibe zusammen). Supermassive Schwarze Löcher entstehen dann möglicherweise tatsächlich durch Kollisionen, allerdings im Zentrum von Galaxien, wo sie entsprechend dicht stehen (und dahin driften sie auch, wenn sie mit leichteren Sternen gravitativ wechselwirken). Ausschließlich da findet man die Supermassiven Schwarzen Löcher.

    Dass überall in der Galaxie Schwarze Löcher herumfliegen, ist unwahrscheinlich. Außerdem wären sie dann bei der MACHO-Suche (Suche nach Mikro-Gravitationslinseneffekten in Sternfeldern) aufgefallen.

    Hattest du da nicht bereits einen Denkfehler begangen? Die LIGO-Messungen umfassen “kleine” Schwarze Löcher mit moderaten (und in der Größe bereits gefundenen) Massen bis hinauf zu den etwas schwereren von über 60.

    Mit anderen Worten: Eine mögliche Lücke in der Größe von Schwarzen Löchern liegt nicht zwischen 15 und 1.000.000 Sonnenmassen, sondern mindestens jenseits der 60. Da muss man sich wohl eher die Frage stellen, warum diese etwas schwereren nur so schwer ausmachen kann, dass man bislang keine gefunden hat. Die Teilnehmer an den bisher detektierten Verschmelzungen sind aber natürlich allesamt ziemlich weit weg. Sind in unserer galaktischen Umgebung vielleicht bereits alle Schwarzen Löcher in dieser Gewichtsklasse in den supermassiven in den Kernen aufgegangen?

  53. #53 Alderamin
    6. Juni 2017

    @Captain E.

    Hattest du da nicht bereits einen Denkfehler begangen? Die LIGO-Messungen umfassen “kleine” Schwarze Löcher mit moderaten (und in der Größe bereits gefundenen) Massen bis hinauf zu den etwas schwereren von über 60.

    Die von 60 Sonnenmassen sind ja offenbar (mit dem neuesten Fund) auch stellar und zählen damit zu den kleinen. Was man kaum findet, sind solche mit ein paar tausend bis hunderttausend Sonnenmassen, die man z.B. in Zwerggalaxien oder Kugelsternhaufen erwarten würde. Da ist eine Lücke.

    Die jetzigen Funde gehen wohl auf sehr massive Population-III-Sterne zurück. Heutzutage werden so massive schwarze Löcher gar nicht mehr gebildet, weil es Sterne mit so massivem Kern nicht mehr gibt – die schweren Elemente im interstellaren Gas verhindern die Entstehung solch massiver Sterne. Der Strahlungsdruck heizt die schweren Elemente besser auf und bläst die Gaswolke, aus der der Stern entsteht, auseinander, bevor er so groß wie ein Population-III-Stern werden kann.

    Da muss man sich wohl eher die Frage stellen, warum diese etwas schwereren nur so schwer ausmachen kann, dass man bislang keine gefunden hat.

    Jenseits der 60 Sonnennmassen Kernmasse sollten Paarinstbilitäts-Supernovae den Stern komplett zerreissen, so dass kein schwarzes Loch entsteht.

  54. #54 Captain E.
    6. Juni 2017

    @Alderamin:

    Die von 60 Sonnenmassen sind ja offenbar (mit dem neuesten Fund) auch stellar und zählen damit zu den kleinen. Was man kaum findet, sind solche mit ein paar tausend bis hunderttausend Sonnenmassen, die man z.B. in Zwerggalaxien oder Kugelsternhaufen erwarten würde. Da ist eine Lücke.

    Nun ja, es liegt natürlich in der Natur der Sache, dass man schwarze Löcher nur sehr schwer finden kann, und direkt geschafft hat man es sowieso noch nie – wird man vielleicht auch nie. Worauf ich aber hinaus wollte, ist dieses, dass man (stellare) Schwarze Löcher der Gewichtsklassen, wie sie bei den inzwischen drei LIGO-Ereignissen als Verschmelzungspartner und vor allem als Endprodukt vermutet, im All bislang nie gefunden hat. Mit anderen Worten (Florian hatte es selbst erwähnt): Wir finden gerade über den Umweg des Nachweises der Verschmelzung Schwarze Löcher, die von ihrer Masse her am unteren Ende der bisher postulierten Lücke liegen, aber eben doch schon deutlich drinnen. Diese verkleinert sich also ein kleines Stückchen in Richtung in Richtung der supermassiven Schwarzen Löcher in den Galaktischen Zentren.

    Die jetzigen Funde gehen wohl auf sehr massive Population-III-Sterne zurück. Heutzutage werden so massive Schwarze Löcher gar nicht mehr gebildet, weil es Sterne mit so massivem Kern nicht mehr gibt – die schweren Elemente im interstellaren Gas verhindern die Entstehung solch massiver Sterne. Der Strahlungsdruck heizt die schweren Elemente besser auf und bläst die Gaswolke, aus der der Stern entsteht, auseinander, bevor er so groß wie ein Population-III-Stern werden kann.

    Das mag wohl so sein, nur wo sind dann die Schwarzen Löcher mit 20-60 Sonnenmassen in unserer Galaxis? Sind die schon längst allesamt mit anderen Schwarzen Löchern verschmolzen und in Sagittarius A* verschwunden? Die bisher beobachteten Verschmelzungen waren alle Milliarden von Lichtjahren entfernt und sind daher in einem deutlich jüngeren Universum erfolgt.

    Jenseits der 60 Sonnennmassen Kernmasse sollten Paarinstbilitäts-Supernovae den Stern komplett zerreissen, so dass kein schwarzes Loch entsteht.

    Aber was heißt da “komplett zerreissen”? Könnten solche Sternmonster nicht “Bruchstücke” produzieren, die
    immer noch schwer genug wären, um für sich alleine zu einem Schwarzen Loch zu werden?

  55. #55 Alderamin
    6. Juni 2017

    @Captain E.

    Worauf ich aber hinaus wollte, ist dieses, dass man (stellare) Schwarze Löcher der Gewichtsklassen, wie sie bei den inzwischen drei LIGO-Ereignissen als Verschmelzungspartner und vor allem als Endprodukt vermutet, im All bislang nie gefunden hat.

    Man findet schwarze Löcher nur in folgenden Fällen:
    1) sie akkretieren gerade und strahlen damit
    2) sie haben einen Begleitstern, der sie umkreist, dessen Bewegung man wahrnimmt
    3) sie lenken Sterne in ihrer weiteren Umgebung ab
    4) sie verursachen einen Gravitationslinseneffekt (Microlensing)
    5) LIGO misst das Verschmelzen zweier SLs

    Praktisch alle stellaren SLs findet man als Doppelsterne über 1) und 2) (oft wird vom Begleitstern Materie akkretiert). Einzelne SLs im leeren Raum kann man nur mit 4) finden, und da ging man, so viel ich weiß, bisher leer aus.

    Supermassive SLs akkretieren fast immer ein bisschen und finden sich mit 1), verraten sich aber spätestens durch 3). Die sind eigentlich ziemlich einfach zu finden.

    Die Wahrscheinlichkeit, ein noch existierendes und leuchtendes Doppelsternsystem aus der Population-III-Zeit zu finden, ist recht klein, deswegen fällt diese Methode weg für die großen stellaren SLs. Und damit sind sie schwer nachweisbar. Erst heute finden wir sie mit 5).

    Wir finden gerade über den Umweg des Nachweises der Verschmelzung Schwarze Löcher, die von ihrer Masse her am unteren Ende der bisher postulierten Lücke liegen, aber eben doch schon deutlich drinnen.

    Es geht hier weniger um die Masse an sich, sondern um den Entstehungsprozess. Sind supermassive SLs direkt durch Akkretion von Gas entstanden? Oder durch Verschmelzung von SLs oder Sternen? Man müsste im letzteren Fall alle Zwischengrößen von stellar bis supermassiv finden, aber man findet eben keine SLs von mehreren tausend Sonnenmassen (obwohl sie mit 1) oder 3) gut zu finden sein sollten). Dass jetzt ein paar stellare von 60 Sonnenmassen gefunden werden, löst nicht das Problem der Lücke, die Verkleinerung derselben ist bestenfalls akademisch. Spannend wäre allerdings, wenn LIGO (oder ein zukünftiger Detektor) eine Verschmelzung eines Objekts mit einem SL von tausenden Sonnenmassen fände.

    Das mag wohl so sein, nur wo sind dann die Schwarzen Löcher mit 20-60 Sonnenmassen in unserer Galaxis? Sind die schon längst allesamt mit anderen Schwarzen Löchern verschmolzen und in Sagittarius A* verschwunden?

    Siehe oben, es reicht, dass sie hinreichend selten und dünn gestreut sind, und alleine herumfliegen, dann sind sie gut getarnt.

    Aber was heißt da “komplett zerreissen”? Könnten solche Sternmonster nicht “Bruchstücke” produzieren, die
    immer noch schwer genug wären, um für sich alleine zu einem Schwarzen Loch zu werden?

    Komplett zerreissen heißt, dass nur eine expandierende Gaswolke übrig bleibt und kein Sternenrest. Nicht einmal ein Neutronenstern.

  56. #56 Captain E.
    6. Juni 2017

    @Alderamin:

    Man findet schwarze Löcher nur in folgenden Fällen:
    1) sie akkretieren gerade und strahlen damit
    2) sie haben einen Begleitstern, der sie umkreist, dessen Bewegung man wahrnimmt
    3) sie lenken Sterne in ihrer weiteren Umgebung ab
    4) sie verursachen einen Gravitationslinseneffekt (Microlensing)
    5) LIGO misst das Verschmelzen zweier SLs

    Praktisch alle stellaren SLs findet man als Doppelsterne über 1) und 2) (oft wird vom Begleitstern Materie akkretiert). Einzelne SLs im leeren Raum kann man nur mit 4) finden, und da ging man, so viel ich weiß, bisher leer aus.

    Supermassive SLs akkretieren fast immer ein bisschen und finden sich mit 1), verraten sich aber spätestens durch 3). Die sind eigentlich ziemlich einfach zu finden.

    Die Wahrscheinlichkeit, ein noch existierendes und leuchtendes Doppelsternsystem aus der Population-III-Zeit zu finden, ist recht klein, deswegen fällt diese Methode weg für die großen stellaren SLs. Und damit sind sie schwer nachweisbar. Erst heute finden wir sie mit 5).

    Im Umkehrschluss bedeutet das aber, dass die von LIGO entdeckten Schwarzen Löcher so gut wie nie akkretieren, keinen Begleitstern haben, keine Sterne in der weiteren Umgebung ablenken und auch keinen Linseneffekt verursachen. Ich schätze, für 3) und 4) sind sie immer noch etwas zu klein, und für 2) könnte gelten, dass ihre Begleiter auch schon längst Schwarze Löcher geworden sind. Gibt es eigentlich viele Doppelsternsystem mit so schweren Sternen, oder ist die Zeit dafür schon lange vorbei? Wieso aber klappt 1) nicht?

    Es geht hier weniger um die Masse an sich, sondern um den Entstehungsprozess. Sind supermassive SLs direkt durch Akkretion von Gas entstanden? Oder durch Verschmelzung von SLs oder Sternen? Man müsste im letzteren Fall alle Zwischengrößen von stellar bis supermassiv finden, aber man findet eben keine SLs von mehreren tausend Sonnenmassen (obwohl sie mit 1) oder 3) gut zu finden sein sollten). Dass jetzt ein paar stellare von 60 Sonnenmassen gefunden werden, löst nicht das Problem der Lücke, die Verkleinerung derselben ist bestenfalls akademisch. Spannend wäre allerdings, wenn LIGO (oder ein zukünftiger Detektor) eine Verschmelzung eines Objekts mit einem SL von tausenden Sonnenmassen fände.

    Was ja wohl gerade eben nicht geht (mit der heutigen Technik), weil dafür die falsche Frequenz abgehört wird. Die Vorstellung, dass die supermassiven Schwarzen Löcher durch kontinuierliches Verschmelzen entstanden sein könnten, hat zwar ihren Charme, lässt sich aber von dem Massen- und Zeitbedarf her wohl nicht so recht erklären. Womöglich ist der Prozess aber einfach nur noch nicht richtig verstanden worden?

    Siehe oben, es reicht, dass sie hinreichend selten und dünn gestreut sind, und alleine herumfliegen, dann sind sie gut getarnt.

    Tja, oder in unserer Umgebung gibt es keine mehr, weil sie schon längst in größeren aufgegangen sind – wie auch immer das genau vonstatten gegangen sein soll.

    Komplett zerreissen heißt, dass nur eine expandierende Gaswolke übrig bleibt und kein Sternenrest. Nicht einmal ein Neutronenstern.

    Mag sein. Nur was wäre, wenn es zwar den supermassiven Kern zerreißt, dabei aber Teile entstehen, die dann doch kollabieren können? So eine Art Schwarz-Loch-Kristallisationskeim? Große Massen können doch unter ihrem eigenen Gewicht in sich zusammenfallen.

  57. #57 Alderamin
    6. Juni 2017

    @Captain E.

    Im Umkehrschluss bedeutet das aber, dass die von LIGO entdeckten Schwarzen Löcher so gut wie nie akkretieren, keinen Begleitstern haben, keine Sterne in der weiteren Umgebung ablenken und auch keinen Linseneffekt verursachen.
    Ich schätze, für 3) und 4) sind sie immer noch etwas zu klein, und für 2) könnte gelten, dass ihre Begleiter auch schon längst Schwarze Löcher geworden sind.

    Für 3) sind sie viel zu klein, für 4) definitiv nicht, aber wohl einfach zu selten. Microlensing hat man ja sogar schon bei Planemos beobachtet, dazu braucht es wenig Masse, nur muss das Objekt exakt vor einem Vordergrundstern vorbei ziehen, und das tritt hinreichend selten auf, wenn’s von der Sorte nur sehr wenige gibt.

    , und für 2) könnte gelten, dass ihre Begleiter auch schon längst Schwarze Löcher geworden sind. Gibt es eigentlich viele Doppelsternsystem mit so schweren Sternen, oder ist die Zeit dafür schon lange vorbei?

    Auch hier gilt, die sind halt selten, und damit im Schnitt weit weg. Weit weg heißt, ein Begleitstern muss hell sein, um aufzufallen. Hell heißt, er wird nicht alt. Also ist er schon verloschen.

    Wieso aber klappt 1) nicht?

    Akkretieren tun schwarze Löcher nur, wenn sie entweder einen engen Begleitstern haben, das ist dann Fall 2 (hier braucht es einen roten Riesen, der sich entsprechend ausgedehnt hat; ist nicht auszuschließen, so was noch zu finden, denn das schwarze Loch wäre dann ja selbst anhand seiner Röntgen- und Radiostrahlung auf große Entfernung aufzuspüren, aber man muss das System im richtigen Moment erwischen, das ist dann wieder eine Frage der Statistik). Oder wenn sie im Zentrum einer Galaxie liegen, dann sind sie supermassiv und verschlucken Sterne, die ihnen zu nahe gekommen sind.

    Ein großes stellares schwarzes Loch kann natürlich auch mal einen Stern oder Planeten verschlucken, nur geht das aufgrund des kleineren Maßstabs vergleichsweise schnell vonstatten, da müsste man wieder den richtigen Augenblick erwischen.

    Was ja wohl gerade eben nicht geht (mit der heutigen Technik), weil dafür die falsche Frequenz abgehört wird.

    Deswegen schrieb ich ja “(oder ein zukünftigere Detektor)” und dachte an eLISA.

    Womöglich ist der Prozess aber einfach nur noch nicht richtig verstanden worden?

    Das Wachstum supermassiver schwarzer Löcher ist eines der derzeit großen, ungelösten Probleme der Astronomie.

    weil sie schon längst in größeren aufgegangen sind – wie auch immer das genau vonstatten gegangen sein soll.

    Verstanden habe ich den Mechanismus nicht, aber schon mehrfach gehört, dass massive Objekte, die mit zahlreichen weniger massiven interagieren, zum Massenzentrum hin sinken. Das gilt für schwarze Löcher, die Sternen begegnen, genauso wie für Jupiter, als er die protoplanetare Scheibe abräumte und dabei nach innen wanderte (und für “Hot Jupiters” sowieso).

    Nur was wäre, wenn es zwar den supermassiven Kern zerreißt, dabei aber Teile entstehen, die dann doch kollabieren können? So eine Art Schwarz-Loch-Kristallisationskeim?

    Bei einer Supernova wird soviel Energie frei, dass die Materie hoch beschleunigt wird und aus dem System geworfen. Da fällt eigentlich nichts wieder zurück. Der Kernkollaps passiert allerdings zuerst, daher bleibt der Sternenrest im Kern übrig. Wenn er übrig bleibt.