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Neutronenstern vs. Schwarzes Loch: Erster Nachweis der Kollision

Von / 29. Juni 2021 / 17 Kommentare
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Wissenschaftskommunikation gibt es nicht nur hier im Blog, sondern auch anderswo. Denn Menschen sind auf allen möglichen Kanälen unterwegs und wenn man Wissenschaft vermitteln will, muss man dazu auch alle Kanäle nutzen, die einem zur Verfügung stehen. Deswegen gibt es wissenschaftliche Inhalte von mir auch auf meinem Instagram-Account. Ich weiß: Viele nutzen das nicht; viele mögen das nicht. Für die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das auch in Zukunft noch ab und zu machen – aber nicht dauerhaft (Insta-Content ist für Instagram optimiert und nicht fürs Blog). So oder so: Heute gibt es eine Story für das Blog in der es um den ersten Nachweis der Gravitationswellen einer Kollision zwischen einem schwarzen Loch und einem Neutronenstern geht.

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Kommentare (17)

  1. #1 rolak
    29. Juni 2021

    Der Titel erinnerte mich ungemein an die (meinerseits bestenfalls versuchte) inhaltliche Aufdröselung von ‘Incandescence’ vor drei Jahren…

  2. #2 Bens
    29. Juni 2021

    angenommen, so ein Ereignis würde nicht ~1Mrd LJ entfernt stattgefunden haben, sondern in unserer Milchstraße … dann müsste das Signal doch Größenordnungen stärker sein, oder? Gravitationswellen werden doch sicher auch mit dem Quadrat des Abstandes schwächer, oder liege ich da falsch?

    Zusatzfrage: bei bisher gemessenen Gravitationswellenereignissen waren beide Kollisionspartner ja immer so <40 Sonnenmassen groß. Angenommen ein solar mass black hole (oder ein Neutronenstern) fällt in ein super massive black hole (sollte doch in großen Galaxien auch öfter mal vorkommen) … gibt das ein schwächeres Signal, weil das große das kleine einfach ohne viel Gewackel schluckt?

  3. #3 zimtspinne
    29. Juni 2021

    da bleiben bei mir jetzt einige Fragen offen bzw haben sie sich gerade erst neu aufgetan (also beides):

    Was passiert eigentlich mit schwarzen Löchern am Ende ihres Lebens? Oder sind die unsterblich?
    Werden sie immer ….. fetter, größer, massen-komprimierter…. je mehr Neutronensterne sie gefuttert haben? Oder auch andere schwarze Löcher?

    Oder explodieren (implodieren…?) sie irgendwann wie ein überfüllter Luftballon?

    Was mir aus dem Text jetzt auch nicht klar wurde, wenn zwei schwarze Löcher kollidieren, fangen die sich zuvor auch ein oder anders ausgedrückt, nach welchen Gesetzmäßigkeiten saugt ein schwarzes Loch ein anderes ein, hängt das auch von ihrer Masse ab?
    Oder sind sie quasi gleichberechtigt und kollidieren einfach? Eigentlich verleiben sich schwarze Löcher ja alles mögliche ein, hab ich jetzt so im Hinterkopf (ich muss mal wieder was dazu auffrischen, evtl auch hier).
    Gibts für die schwarzen Löcher auch so etwas wie ein grading in der Aggressivität? Oder agieren die alle gleich?

    ach ja, und welche Abos fehlen dir noch?

  4. #4 rolak
    29. Juni 2021

    Was passiert eigentlich?

    Wenn sonst nichts mehr geschieht, können die in aller Ruhe zerstrahlen (→Hawking-Strahlung), siehe auch auf den letzten Seiten des universalen Tagebuches, ab Tag 362.

  5. #5 Spritkopf
    29. Juni 2021

    @zimti

    Was mir aus dem Text jetzt auch nicht klar wurde, wenn zwei schwarze Löcher kollidieren, fangen die sich zuvor auch ein oder anders ausgedrückt, nach welchen Gesetzmäßigkeiten saugt ein schwarzes Loch ein anderes ein, hängt das auch von ihrer Masse ab?

    Schwarze Löcher verhalten sich nach außen genauso wie normale Körper. Ob du, sagen wir, einen Stern mit vier Sonnenmassen und einen mit sechs Sonnenmassen hast oder zwei schwarze Löcher mit jeweils diesen Massen, macht gravitativ keinen Unterschied. Was vor der Kollision passiert, wird daher allein von der Gravitation bestimmt. Zwei Sterne würden ineinanderspiralen und zwei schwarze Löcher tun das exakt genauso. Ok, nicht ganz – Sterne würden sich verformen, wenn sie sich zu nahe kommen und es gäbe schon vor der eigentlichen Kollision Materieübertrag vom einen zum anderen. Aber du verstehst hoffentlich, was ich meine.

    Zum Ineinanderspiralen kommt es übrigens auch erst, wenn die Objekte (ob Stern oder schwarzes Loch) sich so nahe kommen, dass sie anfangen, in großem Maßstab Gravitationswellen abzustrahlen und darüber soviel Energie verlieren, dass ihr Orbit um das jeweils andere Objekt sich immer weiter verkleinert.

    Eigentlich verleiben sich schwarze Löcher ja alles mögliche ein, hab ich jetzt so im Hinterkopf

    Das stimmt so nicht. Wie gesagt, sie verhalten sich wie andere Objekte (üblicherweise Sterne) der gleichen Masse wie sie selbst. Würde die Sonne plötzlich durch ein schwarzes Loch mit einer Sonnenmasse ersetzt, dann würde die Erde dieses genauso umkreisen wie jetzt die Sonne. Es würde halt nur dunkel werden.

  6. #6 PDP10
    29. Juni 2021

    @zimtspinne:

    Eigentlich verleiben sich schwarze Löcher ja alles mögliche ein,

    Nicht wirklich, wie Spritkopf schon schrieb.

    Florian hat da vor längerer Zeit mal einen Artikel drüber geschrieben:

    Schwarze Löcher sind keine Staubsauger

  7. #7 stone1
    30. Juni 2021

    @zimtspinne

    Bitte nicht den Titel ‘Physics for Idiots’ als Beleidigung auffassen, hier eine kurze, leicht verständliche Erklärung für schwarze Löcher.

  8. #8 Mirko
    30. Juni 2021

    @rolak: Die Hawkingstrahlung ist glaube ich bisher nicht erwiesen. Und da wir uns im Grenzbereich von ART und Quantenphysik befinden, ist da vielleicht ja auch noch was anders möglich. Aber es ist sicher die beste Theorie dazu.

    Aber Frage meinerseits: Wieso gibt es denn einen Neutronenstern mit 1,5 Sonnenmassen? Selbst wenn das früher mal ein schwerer Stern war, kollabiert ist doch nur, was auch jetzt noch da ist.

  9. #9 Adam
    Berlin
    30. Juni 2021

    @Florian:

    Wahrscheinlich sind 900 Mio. Lj. einfach zu weit enfernt, aber man müsste die Neutronensterne doch noch immer “sehen” können, obwohl sie verschluckt wurden, oder? Aus unserer Sicht dauert dieser Vorgang doch eine Ewigkeit, ihre elektromagnetische Strahlung also auch.

  10. #10 Mirko
    30. Juni 2021

    Ah, Wikipedia lesen hat es schon geklärt.

  11. #11 Adam
    Berlin
    30. Juni 2021

    @Mirko:

    Du meinst den ersten Satz unter “Entstehung”, oder?

    “Wenn die Masse des ursprünglichen Hauptreihen-Sterns größer als etwa 12 Sonnenmassen war, resultiert ein Neutronenstern mit einer Masse von mehr als 1,3 Sonnenmassen.”

    Ich finde das auch immer verwirrend, aber es geht halt einiges verschütt bei der Explosion und es kollabiert “nur” der Kern.

  12. #12 Florian Freistetter
    30. Juni 2021

    @zimtspinne: “Oder sind sie quasi gleichberechtigt und kollidieren einfach?”

    Hängt von der Masse ab; die umkreisen einander genau so wie andere Objekte mit Masse (Sterne, Planeten, etc). Aber weil sie eben so kompakt sind, erzeugen sie jede Menge Gravitationswellen, verlieren dadurch Energie und kommen sich immer näher, bis sie kollidieren und verschmelzen.

    Irgendwann in allerfernster Zukunft werden die Schwarzen Löcher durch die ständige Abgabe von Hawking-Strahlung “verdampft” sein. Aber das dauert eine unvorstellbar lange Zeit.

    “ach ja, und welche Abos fehlen dir noch?”

    Man kann bei Instagram erst dann irgendwo extern hin verlinken, wenn man mehr als 10.000 Follower hat. Ich hab erst ~9550

  13. #13 Karl-Heinz
    Graz
    30. Juni 2021

    @Adam

    Wahrscheinlich sind 900 Mio. Lj. einfach zu weit enfernt, aber man müsste die Neutronensterne doch noch immer “sehen” können, obwohl sie verschluckt wurden, oder? Aus unserer Sicht dauert dieser Vorgang doch eine Ewigkeit, ihre elektromagnetische Strahlung also auch.

    Du gehst bei deiner Betrachtung davon aus, dass die Größe des Ereignishorizont konstant bleibt.
    Das ist aber nicht der Fall, wenn sich zwei dicke Brocken ineinander spiralen. 😉

  14. #14 Guido
    2. Juli 2021

    Mich würde mal interessieren, ob auch Photonen bei solchen Ereignissen entstehen und wenn ja, ob wir sie detektieren werden.

  15. #15 Spritkopf
    2. Juli 2021

    @Guido

    Mich würde mal interessieren, ob auch Photonen bei solchen Ereignissen entstehen und wenn ja, ob wir sie detektieren werden.

    Hängt offenbar davon ab, wie das Massenverhältnis zwischen dem Schwarzen Loch und dem Neutronenstern aussieht. Ist das Schwarze Loch weit schwerer als der Neutronenstern, dann wird dieser im Ganzen verschluckt und es gibt keine sichtbare Strahlung.

  16. #16 Till
    4. Juli 2021

    @Guido #14
    es gab bisher genau ein Gravitationswellenereignis, das wir auch im elektromagnetischen Spektrum beobachten konten (als Gammarayburst und Kilonova). Da gibt es hier im Blog auch einen schönen Artikel zu.

  17. #17 Adam
    Berlin
    4. Juli 2021

    @Karl-Heinz:

    Erwischt 🙂

    Aber was würden wir dann sehen? Eine verformte Akkretionsscheibe, die aus dem Material des Neutronensterns besteht, vor einem diffusen, schwarzen Hintergrund?