0 00:00:00,000 --> 00:00:30,000 Dieser Untertitel ist noch nicht fertig. Wenn du kannst, bitte unterstütze uns hier und schau den Talk in Amara an für die letzten Korrekturen: https://c3subtitles.de/talk/2122 Danke! 1 00:00:00,000 --> 00:00:08,632 *rc3 Vorspannmusik* [Füller, bitte entfernen] 2 00:00:08,632 --> 00:00:13,330 Herald: Wir haben unseren allerletzten Astro-talk heute und nachdem wir jetzt 3 00:00:13,330 --> 00:00:16,840 relativ viel über Bilder hatten, machen wir das Ganze mit dem Universum erforschen 4 00:00:16,840 --> 00:00:21,010 heute mal anders und zwar über Sound und somit Gravitationswellen. Jemand der sich 5 00:00:21,010 --> 00:00:24,910 damit wirklich gut auskennt ist der Benjamin Knispel. Denn sein 6 00:00:24,910 --> 00:00:27,490 Lieblingsstelle sind Neutronensterne und er hat auch schon ein paar davon entdeckt 7 00:00:27,490 --> 00:00:32,860 und er hat auch im Bereich Pulsaren und Gravitationswellen geforscht. Ich würde 8 00:00:32,860 --> 00:00:36,370 sagen, du bist der, der bestenfalls sagen kann, wie man so was genau macht. 9 00:00:36,370 --> 00:00:38,040 Benjamin, wir sind mega gespannt. [Füller, bitte entfernen] 10 00:00:38,040 --> 00:00:42,760 Benjamin: Alles klar? Vielen Dank für die nette Einführung. Moin hier aus dem Norden 11 00:00:42,760 --> 00:00:48,220 von Hannover, wo ich euch einen Überblick geben will über Astronomie mit 12 00:00:48,220 --> 00:00:51,880 Gravitationswellen. Wer das Abstract gelesen hat weiß. Das ist ein ganz 13 00:00:51,880 --> 00:00:57,460 aktuelles Thema. Das ging so richtig vor ungefähr 6 Jahren los. Bis dahin hat man 14 00:00:57,460 --> 00:01:02,140 eben Astronomie nur mit, nur in Anführungszeichen, mit Teleskopen machen 15 00:01:02,140 --> 00:01:05,680 können. Das bedeutet, man hat ins Weltall geschaut, elektromagnetische Wellen 16 00:01:05,680 --> 00:01:10,000 aufgefangen, mit speziellen Observatorien Teilchen aufgefangen. Aber es war am Ende 17 00:01:10,000 --> 00:01:14,350 alles wie ein Stummfilm sozusagen. Und das was die Gravitationswellen jetzt machen, 18 00:01:14,350 --> 00:01:18,910 ist diesem Stummfilm in bestimmten Bereichen Sound hinzuzufügen oder aber 19 00:01:18,910 --> 00:01:23,770 auch uns Sound zu geben, wo wir gar nicht sehen können. Das, was man damit machen 20 00:01:23,770 --> 00:01:27,790 kann, das möchte ich jetzt ein bisschen erklären und näher bringen, wie unsere 21 00:01:27,790 --> 00:01:32,260 Instrumente funktionieren und was wir dann damit über das Universum lernen können. 22 00:01:32,260 --> 00:01:35,260 Wenn es um Gravitationswellen geht, werden sich wahrscheinlich viele erst mal die 23 00:01:35,260 --> 00:01:38,710 Frage stellen, ob Gravitationswellen vielleicht schon mal gehört. Aber was ist 24 00:01:38,710 --> 00:01:42,250 denn das genau? Und das ist natürlich ein entscheidender Punkt ist man das am Anfang 25 00:01:42,250 --> 00:01:46,780 richtig versteht. Grundsätzlich sind Gravitationswellen Schwingungen von Raum 26 00:01:46,780 --> 00:01:51,700 und Zeit und eine Konsequenz aus der Allgemeinen Relativitätstheorie. Und man 27 00:01:51,700 --> 00:01:55,540 kann Relativitätstheorie jetzt ganz kurz tatsächlich mit Lebensmitteln, mit einem 28 00:01:55,540 --> 00:02:00,130 Apfel und einem Wackelpudding hier erklären. Natürlich nur der grüne leckere 29 00:02:00,130 --> 00:02:05,680 Wackelpudding, die anderen sind ja nicht so gut. Und das, was wir aus Einsteins 30 00:02:05,680 --> 00:02:11,110 Allgemeine Relativitätstheorie, dass die von 1915 lernen, ist, dass Raum und Zeit 31 00:02:11,110 --> 00:02:16,900 sich ein bisschen wie dieser Wackelpudding verhalten, also Raum und Zeit, die man so 32 00:02:16,900 --> 00:02:22,390 im Alltag ja als statische Sachen erfährt, sozusagen. Der Raum scheint immer gleich 33 00:02:22,390 --> 00:02:26,500 zu sein, ist im großen Maßstab und auch wenn man ganz genau hinguckt, eben nicht 34 00:02:26,500 --> 00:02:29,410 so und das verrät uns Einstein 1915 mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie, 35 00:02:29,410 --> 00:02:34,330 die sagt: Zum einen müssen wir Raum und Zeit gemeinsam betrachten zu einer 36 00:02:34,330 --> 00:02:37,540 vierdimensionalen Raumzeit, kann ich mir nicht vorstellen. Ist okay, wenn ihr euch 37 00:02:37,540 --> 00:02:40,960 das nicht vorstellen könnt. Aber man kann das in drei Dimensionen sich so ein 38 00:02:40,960 --> 00:02:44,590 bisschen wie so ein Wackelpudding vorstellen. Denn was Einstein sagt, ist 39 00:02:44,590 --> 00:02:49,300 Raum und Zeit. Oder diese Raumzeit, die verändert sich in der Anwesenheit von 40 00:02:49,300 --> 00:02:52,570 Massen. Unseren Wackelpudding ist das relativ offensichtlich. Wenn ich einen 41 00:02:52,570 --> 00:02:57,820 Apfel rein packe, verändert sich die Form, die Geometrie, dieses Wackelpudding rund 42 00:02:57,820 --> 00:03:01,690 um den Apfel. Und genau das ist das, was auch in Einsteins Relativitätstheorie 43 00:03:01,690 --> 00:03:07,060 passiert. Massen verändern Raum und Zeit um sich herum oder mathematisch 44 00:03:07,060 --> 00:03:11,980 physikalisch gesprochen. Sie verändern die Geometrie der Raumzeit. Das bedeutet, der 45 00:03:11,980 --> 00:03:15,850 Raum und die Zeit werden gekrümmt. In Wackelpudding ist das relativ 46 00:03:15,850 --> 00:03:20,920 offensichtlich, dass da irgendwas gekrümmt wird. Das, was wir als Konsequenz 47 00:03:20,920 --> 00:03:24,370 wahrnehmen, ist das, was wir bisher Schwerkraft genannt haben. Denn alles 48 00:03:24,370 --> 00:03:28,330 folgt immer dem kürzesten Weg in einer Raumzeit. Und wenn die Geometrie sich 49 00:03:28,330 --> 00:03:32,170 verändert hat, dann ist der kürzeste Weg ein anderer. Und Objekte beschreiben 50 00:03:32,170 --> 00:03:36,160 andere Wege, wenn Massen da sind, als wenn keine Massen da sind. Das ist einfach 51 00:03:36,160 --> 00:03:40,450 statisch. Schwerkraft bei Einstein ganz grob umrissen. Was aber auch noch 52 00:03:40,450 --> 00:03:43,900 rauskommt und das verrät uns Einstein, dann ist das, wenn Massen sich 53 00:03:43,900 --> 00:03:47,590 beschleunigt bewegen, also anfangen zu wackeln. Dass dann die Raumzeit selber 54 00:03:47,590 --> 00:03:51,670 auch wackeln kann, so wie dieser Wackelpudding das tut. Das bedeutet, wenn 55 00:03:51,670 --> 00:03:55,390 sich Massen beschleunigt bewegen, wie eben in dem Video der Apfel fängt die gesamte 56 00:03:55,390 --> 00:03:59,440 Raumzeit an zu schwingen. Diese Schwingungen breiten sich mit 57 00:03:59,440 --> 00:04:03,400 Lichtgeschwindigkeit als Wellen durch Raum und Zeit aus. Die nennen wir dann 58 00:04:03,400 --> 00:04:07,240 Gravitationswellen. Und diese Gravitationswellen bieten uns einen neuen 59 00:04:07,240 --> 00:04:11,080 Sinn zur Wahrnehmung des Universums. Die sind, wie wir dann sehen werden, so ein 60 00:04:11,080 --> 00:04:14,710 bisschen wie das Hören des Universums. So wie Schall Schwingungen in der Luft sind, 61 00:04:14,710 --> 00:04:18,730 sind Gravitationswellen Schwingungen von Raum und Zeit, ausgelöst durch sich 62 00:04:18,730 --> 00:04:22,810 beschleunigt bewegende Objekte. Das tun sie. Dieses Ausbreiten tun sie wie gesagt 63 00:04:22,810 --> 00:04:26,410 mit Lichtgeschwindigkeit. Und das Wichtigste ist, dass diese Schwingungen 64 00:04:26,410 --> 00:04:30,850 Raum und Zeit, das All im Grunde genommen fast ungehindert durchläuft und von allen 65 00:04:30,850 --> 00:04:35,200 massereichen Objekten erzeugt wird. Das bedeutet, wenn irgendeine Masse sich 66 00:04:35,200 --> 00:04:39,358 beschleunigt bewegt werden, gleich sehen. Das da reicht nicht jede kleine Masse aus, 67 00:04:39,358 --> 00:04:42,340 sondern die muss schon relativ groß sein, um etwas messbar zu erzeugen. Aber wenn 68 00:04:42,340 --> 00:04:45,730 sich diese Masse beschleunigt bewegt, erzeugt sie Fdiese Gravitationswellen, die 69 00:04:45,730 --> 00:04:49,420 Raum und Zeit in Schwingung versetzen. Und die kommen dann im Grunde genommen 70 00:04:49,420 --> 00:04:53,170 ungehindert alles durchlaufen bei uns an. Also wir können auch Gravitationswellen 71 00:04:53,170 --> 00:04:57,160 von unten durch die Erde wahrnehmen und müssen nicht wie mit einem Teleskop klaren 72 00:04:57,160 --> 00:05:00,550 Himmel haben. Es ist völlig egal, was dein Weg ist, nicht nur hier vor Ort, sondern 73 00:05:00,550 --> 00:05:04,420 auch im All. Und das bedeutet natürlich, wir können viel mehr wahrnehmen, wenn es 74 00:05:04,420 --> 00:05:07,300 denn Gravitationswellen erzeugt, weil es egal ist, ob da irgendetwas absorbierendes 75 00:05:07,300 --> 00:05:12,100 im Weg ist. Ich habe es schon gesagt, beschleunigte Massen. Es ist zwar im 76 00:05:12,100 --> 00:05:15,550 allgemeinen richtig, dass ich auch mit meiner Schütteln den Faust irgendwie 77 00:05:15,550 --> 00:05:18,760 Gravitationswellen theoretisch erzeugen kann, aber in der Praxis ausreichend 78 00:05:18,760 --> 00:05:21,730 starke Signale gibt es nur von schweren Dingen, die sich wirklich schnell bewegen. 79 00:05:21,730 --> 00:05:25,270 Deswegen ganz kurzer Überblick Was sind denn die Quellen von Gravitationswellen, 80 00:05:25,270 --> 00:05:31,990 die wir sehen und erwarten können? Das eine sind paar schwarze Löcher. Wer jetzt 81 00:05:31,990 --> 00:05:34,750 noch nicht weiß, was ein schwarzes Loch ist, ich sage da gleich was dazu. Am Ende 82 00:05:34,750 --> 00:05:38,710 ein sehr kompaktes, sehr kleines, massereichen Objekt. Und wenn wir zwei von 83 00:05:38,710 --> 00:05:41,440 denen haben, dann können die sich umkreisen und wenn sie sich umkreisen, 84 00:05:41,440 --> 00:05:46,330 beschleunigt, bewegen sich beschleunigt und erzeugen Gravitationswellen. Es kann 85 00:05:46,330 --> 00:05:50,020 auch ein paar von zwei Neutronenstern sein. Auch hier kommt gleich noch was in 86 00:05:50,020 --> 00:05:54,400 Neutronensterne. Andere kompakte Objekte. Diese Paare können sich auch umrunden. 87 00:05:54,400 --> 00:05:57,970 Dabei Gravitationswellen abgeben kann auch eine Kombination aus beiden geben ein 88 00:05:57,970 --> 00:06:01,180 schwarzes Loch und Neutronenstern, die einander umrunden. Auch das gibt 89 00:06:01,180 --> 00:06:05,380 Gravitationswellen. Alle diese drei in der oberen Zeile. Diese Arten von 90 00:06:05,380 --> 00:06:09,580 Gravitationswellen Quellen haben wir bereits beobachtet. Was wir uns noch 91 00:06:09,580 --> 00:06:14,530 erhoffen, sind einzelne Neutronensterne, die nicht ganz rund sind, aber um die 92 00:06:14,530 --> 00:06:19,450 eigene Achse rotieren. Oder aber explodierende Sterne, sogenannte Supernova 93 00:06:19,450 --> 00:06:23,320 Explosionen in unserer Galaxie. Das sind so Dinge, wo wir wissen, das gibt 94 00:06:23,320 --> 00:06:26,290 Gravitationswellen ab. Wir haben sie bisher nur noch nicht gesehen. Vielleicht 95 00:06:26,290 --> 00:06:30,250 weil die zu selten sind, als dass wir sie regelmäßig wahrnehmen können. Und dann 96 00:06:30,250 --> 00:06:34,180 gibt es ja noch die drei Fragezeichen. Es kann natürlich sein, dass es noch andere 97 00:06:34,180 --> 00:06:37,690 Quellen gibt, von denen wir bisher gar keine Ahnung haben. Und das wäre so das 98 00:06:37,690 --> 00:06:40,990 eigentlich richtig Coole, wenn wir irgendwann ein Signal sehen. Wir wissen 99 00:06:40,990 --> 00:06:44,380 Okay, das ist echt, das haben wir gesehen, aber keine Ahnung, was es ist. Das ist 100 00:06:44,380 --> 00:06:48,160 immer der Fall, wenn man Wissenschaft wirklich spannend wird. Jetzt, wie 101 00:06:48,160 --> 00:06:52,360 versprochen, kurz zu diesen Hauptakteuren die, die uns durch den Vortrag begleiten, 102 00:06:52,360 --> 00:06:57,550 also die Dinge, die wir gesehen haben. Das eine sind Neutronensterne, Neutronensterne 103 00:06:57,550 --> 00:07:01,540 und Schwarze Löcher entstehen in diesen eben schon erwähnten Sternexplosionen. 104 00:07:01,540 --> 00:07:05,740 Wenn Sterne, die schwerer sind als unsere Sonne, am Ende ihres Lebens in ihrem 105 00:07:05,740 --> 00:07:08,950 Kernbereich in sich zusammenbrechen, die bilden dann so einen schweren Kern aus 106 00:07:08,950 --> 00:07:12,400 Eisen aus. Und dieser Kern wird irgendwann so schwer, dass die Materie nicht mehr 107 00:07:12,400 --> 00:07:16,060 stabil aufrecht erhalten wird. Dann bricht die zusammen. Wenn es hinreichend leicht 108 00:07:16,060 --> 00:07:19,630 ist, kommt ein Neutronenstern raus. Den sieht man hier in der künstlerischen 109 00:07:19,630 --> 00:07:24,040 Darstellung. Dann ist diese blau weiße Kugel da, im echten Größenvergleich mit 110 00:07:24,040 --> 00:07:28,030 Hannover. Zum Glück ist da nicht echten Neutronenstern, denn wenn das der Fall 111 00:07:28,030 --> 00:07:31,450 wäre, dann wäre die Erde so nicht mehr da. Denn dieser kleine Neutronenstern, der 112 00:07:31,450 --> 00:07:35,410 ungefähr so groß ist wie Hannover, sieht man in Satellitenbild, ist ungefähr 1,5 113 00:07:35,410 --> 00:07:38,770 mal so schwer wie unsere Sonne, manche auch zweimal so schwer. Also wirklich 114 00:07:38,770 --> 00:07:42,400 richtig viel Masse, aber auf sehr kleinem Raum, denn das Ding hat gerade mal 20 115 00:07:42,400 --> 00:07:46,780 Kilometer Durchmesser. Bedeutet Die Dichte von diesen Neutronenstern ist im Grunde 116 00:07:46,780 --> 00:07:50,950 genommen die Dichte eines Atomkerne, dass Materie, in der der ganze Leerraum in den 117 00:07:50,950 --> 00:07:54,880 Atomen weggepackt ist, weg gequetscht ist sozusagen. Das passiert, wenn der Stern 118 00:07:54,880 --> 00:07:58,360 Kern zusammenbricht. Und einzelne von diesen Neutronenstern wissen wir, gibt es. 119 00:07:58,360 --> 00:08:01,990 Die drehen sich bis zu 700 Mal pro Sekunde. Das ist also deutlich schneller 120 00:08:01,990 --> 00:08:06,910 als der übliche Standmixer in der Küche. Deswegen, weil das so extreme Objekte 121 00:08:06,910 --> 00:08:09,940 sind, die zusätzlich auch noch krasse Magnetfelder haben, sind das so mit meine 122 00:08:09,940 --> 00:08:14,410 Lieblingsobjekte, meine Lieblingssterne, weil die eben Materie unter ganz extremen 123 00:08:14,410 --> 00:08:19,810 Bedingungen haben und dass unser Universum das Universum uns der Dinge liefert, die 124 00:08:19,810 --> 00:08:25,630 wir praktisch nicht im Labor erzeugen können. Wenn dieser Neutronenstern ist an 125 00:08:25,630 --> 00:08:28,990 sich stabil. Wenn jetzt aber noch mehr Materie wieder drauf fällt von dem 126 00:08:28,990 --> 00:08:33,520 zusammenbrechenden Stern, dann ist da auch nicht mehr genug. Sozusagen physikalischer 127 00:08:33,520 --> 00:08:37,750 Druck von innen ausbaubar, dass das ganze zu einem schwarzen Loch zusammenfällt und 128 00:08:37,750 --> 00:08:40,600 die Materie letztendlich der Relativitätstheorie nach auf einen 129 00:08:40,600 --> 00:08:44,410 unendlich kleinen Punkt zusammenschrumpft. Die so unendlich kleiner Punkt ist die 130 00:08:44,410 --> 00:08:48,430 Singularität in der Mitte dieses ganz einfachen Schwarzen Lochs, das ich jetzt 131 00:08:48,430 --> 00:08:53,440 hier nicht drehen soll. So ein schwarzes Loch hat wenig Eigenschaften, das hat die 132 00:08:53,440 --> 00:08:57,160 Masse in einem Punkt. Dann gibt es einen sogenannten Ereignishorizont. Das ist die 133 00:08:57,160 --> 00:09:01,150 Distanz, ab der ich nicht mehr entkommen kann, ab der ich im Prinzip schneller als 134 00:09:01,150 --> 00:09:05,710 mit Lichtgeschwindigkeit wegfliegen müsste. Den Ereignishorizont unterteilt 135 00:09:05,710 --> 00:09:09,400 das Universum in zwei Bereiche. Es gibt jenseits des Ereignishorizont aus unserer 136 00:09:09,400 --> 00:09:12,820 Sicht von außen und diesseits. Und sobald ich jenseits bin, komme ich nicht mehr 137 00:09:12,820 --> 00:09:17,710 raus. Deswegen Schwarzes Loch, weil alles, was da reinfällt, darin verschwindet. So 138 00:09:17,710 --> 00:09:20,890 ein schwarzes Loch hat im Prinzip eine Größe, die kann man mit diesen sogenannten 139 00:09:20,890 --> 00:09:24,400 Schwarzschild Radius angeben. Das ist eine von den zwei Formeln, die hier vorkommt. 140 00:09:24,400 --> 00:09:27,910 Da sind Konstanten drin. Dieses R der Schwarzschild Radius bestimmt sich 141 00:09:27,910 --> 00:09:31,630 letztendlich aus Gravitationskonstante. Das ist das große G der 142 00:09:31,630 --> 00:09:35,320 Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat unten und M mit der Masse des Schwarzen Lochs. Also 143 00:09:35,320 --> 00:09:39,520 je schwerer das schwarze Loch, desto größer. Schwarze Löcher sind aber extrem 144 00:09:39,520 --> 00:09:43,360 langweilig. Die haben genau drei Eigenschaften: Sie haben eine Masse. Ja, 145 00:09:43,360 --> 00:09:46,540 wenn ich die Masse kenne, dann weiß ich schon sehr viel über das schwarze Loch. 146 00:09:46,540 --> 00:09:50,530 Die haben einen Drehimpuls, was man als Spin bezeichnet. Also die können rotieren 147 00:09:50,530 --> 00:09:54,640 um die eigene Achse, weil die einfallende Materie auch rotieren kann. Und die haben 148 00:09:54,640 --> 00:09:58,540 theoretisch noch eine elektrische Ladung, die aber in der Natur nicht vorkommt, weil 149 00:09:58,540 --> 00:10:02,740 der Stern insgesamt zusammenbricht, elektrisch neutral ist. Das bedeutet, 150 00:10:02,740 --> 00:10:06,100 schwarze Löcher sind wirklich langweilige Dinge. Da brauche ich ein paar Zahlen, 151 00:10:06,100 --> 00:10:09,760 Masse und den Drehimpuls. Das sind drei Zahlen, wenn ich will. Um die Ausrichtung 152 00:10:09,760 --> 00:10:12,790 zu haben und dann kenne ich das schwarze Loch. Das wird, egal ob es ein schwarzes 153 00:10:12,790 --> 00:10:16,210 Loch einfalle, einfallen lasse, am Ende kommen gleich das ganze Ding durch ein 154 00:10:16,210 --> 00:10:20,560 paar Zeilen schreiben. Das sind die Objekte, die wir beobachten können und die 155 00:10:20,560 --> 00:10:24,250 wir mit Gravitationswellen dann, das erkläre ich gleich, noch auch ausmessen 156 00:10:24,250 --> 00:10:27,730 können und etwas über sie erfahren können. Das ist das Besondere, denn Schwarze 157 00:10:27,730 --> 00:10:31,480 Löcher sind schwarz. Kann ich nicht sehen. Das bedeutet, ich habe wenig 158 00:10:31,480 --> 00:10:36,850 Möglichkeiten, die zu beobachten, außer mit Gravitationswellen. Und die 159 00:10:36,850 --> 00:10:41,380 Neutronensterne sind, wie man gesehen haben, sehr, sehr klein. Und selbst wenn 160 00:10:41,380 --> 00:10:43,840 die heiß sind, leuchten die nicht besonders hell. Das bedeutet, ich sehe 161 00:10:43,840 --> 00:10:47,920 unter Umständen nicht sehr viele und kann die dann auch nicht genau erforschen in 162 00:10:47,920 --> 00:10:52,030 ihren einzelnen Eigenschaften der Materie. Das kann ich mit Gravitationswellen auch 163 00:10:52,030 --> 00:10:56,110 tun. Jetzt aber zurück zu den Gravitationswellen und unserem zitternden 164 00:10:56,110 --> 00:10:59,410 Wackelpudding. Wie messe ich das denn eigentlich? Was sind denn jetzt wirklich 165 00:10:59,410 --> 00:11:02,260 die Effekte? Offensichtlich ist die Raumzeit nicht Wackelpudding in 166 00:11:02,260 --> 00:11:08,050 Waldmeister Geschmack, sondern physikalische Eigenschaft, an der ich 167 00:11:08,050 --> 00:11:10,910 tatsächlich etwas festmachen kann. Da können wir uns übertrieben angucken, was 168 00:11:10,910 --> 00:11:15,470 Gravitationswellen machen. Stellen uns vor, wir sind irgendwo in der 169 00:11:15,470 --> 00:11:20,720 Schwerelosigkeit im freien Fall. Dann können wir aus kleinen Massen so ein Kreis 170 00:11:20,720 --> 00:11:25,850 vor uns setzen. Der schwebt dann, wenn wir nichts machen, idealerweise lange in 171 00:11:25,850 --> 00:11:29,480 dieser Kreisbahn vor sich hin. Wenn jetzt eine Gravitationswelle kommt und von 172 00:11:29,480 --> 00:11:33,020 hinten oder von vorne senkrecht durch diesen Ring läuft, also jetzt hier 173 00:11:33,020 --> 00:11:36,830 senkrecht aus dem Schirm oder einen Schirm rein, dann dehnt und staut diese 174 00:11:36,830 --> 00:11:40,250 Gravitationswellen den Raum senkrecht zu der Ausbreitung Richtung extrem 175 00:11:40,250 --> 00:11:43,760 übertrieben dargestellt, so wie man das hier sieht. Das bedeutet, der Raum wird 176 00:11:43,760 --> 00:11:47,370 immer in der Waagerechten zusammengedrückt und gleichzeitig in der Senkrechten 177 00:11:47,370 --> 00:11:50,624 gestreckt und in der nächsten halben Welle andersrum. Das ist der Effekt, den 178 00:11:50,624 --> 00:11:54,516 Gravitationswellen haben und das ist der messbare Effekt, den ich versuchen muss, 179 00:11:54,516 --> 00:11:57,938 irgendwie wahrzunehmen. Das sind Längenänderung. Es ist jetzt hier extrem 180 00:11:57,938 --> 00:12:02,413 übertrieben dargestellt. Wenn wir so durch geknetet werden würden, würden wir es ja 181 00:12:02,413 --> 00:12:06,314 merken. Grundsätzlich gilt: Diese Längenänderung, die wir messen, ist ein 182 00:12:06,314 --> 00:12:10,544 relativer Effekt, weil der Raum selber gedehnt und gestaucht wird. Bedeutet, wenn 183 00:12:10,544 --> 00:12:14,975 ich etwas größeres betrachte, dann wird natürlich auch die Längenänderung am Ende 184 00:12:14,975 --> 00:12:18,988 größer oder kleiner. Ich kann es immer in Prozent angeben, wobei sich herausstellt, 185 00:12:18,988 --> 00:12:23,315 dass Prozent oder Promille hier nicht eine gute Größenordnung, Einheit ist. Denn die 186 00:12:23,315 --> 00:12:27,497 relative Längenänderung bei den stärksten Gravitationswellen, die wir aus dem 187 00:12:27,497 --> 00:12:31,550 Weltall erwarten können, ist bei zehn hoch minus 21, also von einer Länge ein 188 00:12:31,550 --> 00:12:35,682 Tausendstel, davon ein Milliardstel und von diesen tausendsten Milliadstel noch 189 00:12:35,682 --> 00:12:39,661 mal Milliardstel. Klingt unvorstellbar klein, ist es auch. Bedeutet nämlich, dass 190 00:12:39,661 --> 00:12:44,030 die Bahn der Erde sich um den Durchmesser eines einzelnen Atoms ändert. Das ist die 191 00:12:44,030 --> 00:12:47,551 Bahn der Erde um die Sonne. Ich muss also im Prinzip, um Gravitationswellen zu 192 00:12:47,551 --> 00:12:51,264 messen, den Abstand zwischen Erde und Sonne auf ein Atom genau bestimmen, was 193 00:12:51,264 --> 00:12:55,032 offensichtlich nicht geht. Grundsätzlich, was da drin steckt in diesen 194 00:12:55,032 --> 00:12:58,385 Gravitationswellen, wenn man die ausrechnen will, konkret, dann ist das 195 00:12:58,385 --> 00:13:02,840 rechts. In dieser Formel sieht man eine zweite Zeitableitung. Das ist dieses D2 196 00:13:02,840 --> 00:13:07,006 nach dem Quadrat. Das quadrat ist das Quadrat Pol. Moment der Massenfertigung. 197 00:13:07,006 --> 00:13:11,058 Davor stehen jede Menge Zahlen, Konstanten und das, was die Gravitationswellen am 198 00:13:11,058 --> 00:13:15,588 Ende so klein macht, ist dieses Eins durch Lichtgeschwindigkeit, eins durch C hoch 199 00:13:15,588 --> 00:13:20,012 vier. Was da steht das gleiche. Egal was ich rechts habe, ich kann das immer durch 200 00:13:20,012 --> 00:13:24,150 Lichtgeschwindigkeit hoch 4, da wird alles was da drin steht unglaublich klein. Und 201 00:13:24,150 --> 00:13:28,020 am Ende liegt es daran, dass ich das die Raumzeit, die ich versuche in Schwingung 202 00:13:28,020 --> 00:13:31,173 zu versetzen, dass die unglaublich steif ist, letztendlich mit unglaublich viel 203 00:13:31,173 --> 00:13:34,359 Energie reinkommen muss, damit tatsächlich sich da irgendwas bewegt. Und es ändert 204 00:13:34,359 --> 00:13:38,427 sich auch noch mit dem Abstand. Je weiter ich weg bin, desto schwächer ist es. 205 00:13:38,427 --> 00:13:41,886 Nichtsdestotrotz gibt es Instrumente, die können diese winzigen Längenänderung 206 00:13:41,886 --> 00:13:45,073 messen und das können wir uns hier einmal anschauen. Das sind sogenannte 207 00:13:45,073 --> 00:13:49,489 Laserinterferometer. Prinzip ist ganz einfach. Ich habe ein Laser und strahle 208 00:13:49,489 --> 00:13:53,437 von dem Licht auf einen Strahlteiler. Das wird jetzt in zwei sogenannte Arme 209 00:13:53,437 --> 00:13:57,702 aufgeteilt, durchläuft lange Strecken, wird dort zurück reflektiert, trifft sich 210 00:13:57,702 --> 00:14:01,558 wieder am Strahlteiler und wird dort überlagert. Und je nachdem, wie diese 211 00:14:01,558 --> 00:14:05,061 beiden Wellen zusammenkommen, heben sie sich entweder jetzt perfekt auf ihre 212 00:14:05,061 --> 00:14:08,793 elektrischen Felder und es kommt kein Licht heraus. Wenn jetzt aber eine 213 00:14:08,793 --> 00:14:12,965 Gravitationswelle kommt, führt die eben zu einem Dehnen und Stauchen der Arme, genau 214 00:14:12,965 --> 00:14:15,636 so wie ich das gezeigt habe. Und hier in der vereinfachten Version ist es 215 00:14:15,636 --> 00:14:19,000 dargestellt, als würden sich die Spiegel bewegen. Und das hat zur Folge, dass sie 216 00:14:19,000 --> 00:14:22,926 am Ausgang des Detektors die Wellen zueinander verschieben und die Helligkeit 217 00:14:22,926 --> 00:14:26,682 sich ändert. Das bedeutet so ein Laser- Interferometer übersetzt mir 218 00:14:26,682 --> 00:14:31,946 Gravitationswellen in Helligkeitsänderung, die ich elektronisch aufzeichnen kann, 219 00:14:31,946 --> 00:14:36,627 beispielsweise. Von diesen Laserinterferometer gibt es derzeit auf 220 00:14:36,627 --> 00:14:41,220 der Welt 5 Stück, die im Prinzip in Betrieb sind. Hier sieht man Bilder von 4. 221 00:14:41,220 --> 00:14:45,199 Es gibt noch einen unterirdischen Detektor Kagra, von dem man ganz offensichtlich 222 00:14:45,199 --> 00:14:49,025 kein so einfaches Bild zeigen kann. Die haben alle im Prinzip denselben Aufbau. 223 00:14:49,025 --> 00:14:54,037 Das ist so ein großes L in der Landschaft, das eben diese Laserlaufstrecken, die ich 224 00:14:54,037 --> 00:14:58,575 eben gezeigt habe, beherbergt. Das uns nächstgelegene sozusagen ist. Also ich 225 00:14:58,575 --> 00:15:01,336 weiß es nicht, wo ihr alle sitzt, aber wenn man in Deutschland ist, das 226 00:15:01,336 --> 00:15:04,703 nächstgelegene ist in der Regel GEO 600, das ist das von unserem Institut zusammen 227 00:15:04,703 --> 00:15:09,098 mit britischen Partnern betriebene Gravitationswellen Observatorium südlich 228 00:15:09,098 --> 00:15:13,024 von Hannover. Da ist der Fokus auf Technologieentwicklung, weil es immer der 229 00:15:13,024 --> 00:15:17,355 kleinste Detektor von allen gewesen ist, denn da sind die Strecken nur 1,2 km lang. 230 00:15:17,355 --> 00:15:22,366 Der nächst größere Detektor Kagra befindet sich in der Nähe von Pisa in Italien. Da 231 00:15:22,366 --> 00:15:26,077 sind das 3 km lange Läsermessstrecken und ihr erinnert euch, je größer desto 232 00:15:26,077 --> 00:15:29,929 empfindlicher kann ich messen, weil meine Längenänderung am Ende größer wird. Kagra 233 00:15:29,929 --> 00:15:34,100 hat auch 3 km lange mehr Strecken. Das befindet sich in Japan und die beiden 234 00:15:34,100 --> 00:15:37,680 größten Detektoren sind die Lagendetektoren in Herford und in 235 00:15:37,680 --> 00:15:42,324 Livingston, die 4 km lange Lasern messstrecken. Um kurz eine Idee davon zu 236 00:15:42,324 --> 00:15:46,696 geben, was die messen müssen. Die relative Längenänderung wir erinnern uns, ist 237 00:15:46,696 --> 00:15:50,467 maximal 10 noch mehr als 23 schwächer geht immer, wenn es geringere Massen sind, wenn 238 00:15:50,467 --> 00:15:54,420 es weiter weg ist, oder? Jetzt habe ich eine 1000 grob 1000 Meter lange Strecke. 239 00:15:54,420 --> 00:15:58,841 Das bedeutet absolute Längenänderung ist 10 hoch minus 18 Meter. Das ist der 240 00:15:58,841 --> 00:16:03,125 tausendste Teil eines Atomkerndurchmessers. ganz grob. Würde ich 241 00:16:03,125 --> 00:16:07,669 muss so winzige Änderung messen, aber mit diversen technischen Kniffen, die man sich 242 00:16:07,669 --> 00:16:11,205 nicht alle angucken wollen, können wir gerne in den Fragen darauf eingehen oder 243 00:16:11,205 --> 00:16:14,739 eine extended Session am Ende haben. Die erreicht man eine noch viel höhere 244 00:16:14,739 --> 00:16:20,082 Messgenauigkeit und kann es tatsächlich nachweisen. Am Ende sind diese Detektoren 245 00:16:20,082 --> 00:16:26,163 empfindlich für Gravitationswellen mit Frequenzen im Audio Bereich. Das bedeutet 246 00:16:26,163 --> 00:16:31,540 aber, wenn ich Schwingungen der Raumzeit im Audio Bereich messen kann, dann kann 247 00:16:31,540 --> 00:16:35,914 ich natürlich das ganze als Mikrofon für Gravitationswellen betrachten. Das 248 00:16:35,914 --> 00:16:40,371 bedeutet, ich kann dann eben wirklich Dinge hören, die im Weltall passieren und 249 00:16:40,371 --> 00:16:44,951 im wahrsten Sinne des Wortes das blöde. Ich kann das Ausgangssignal im Prinzip 250 00:16:44,951 --> 00:16:50,288 wirklich irgendwo drauflegen und anhören, was dann dabei rauskommt. Diese Detektoren 251 00:16:50,288 --> 00:16:55,970 lauschen ins All. Sie tun das auch sehr empfindlich. Hier ist nur ein Beispiel. 252 00:16:55,970 --> 00:17:00,266 Das was man hier sieht, sind Spectra, das Hintergrundrauschen, das in diesen 253 00:17:00,266 --> 00:17:04,546 Detektoren anliegt und zwar in der letzten gemeinsamen großen Messkampagne, die 2020 254 00:17:04,546 --> 00:17:09,572 dann auch durch die Pandemie vorzeitig beendet wurde. Was man sieht hier auf der 255 00:17:09,572 --> 00:17:13,138 Querachse ist die Frequenz der Gravitationswellen, die man versucht zu 256 00:17:13,138 --> 00:17:17,219 messen. In der logarithmischen Skala links 10 Hertz, rechts 6 kHz, glaube ich. Das 257 00:17:17,219 --> 00:17:22,239 bedeutet ist so ein guter Teil des Audio Spektrums. Man sieht verschiedenfarbige 258 00:17:22,239 --> 00:17:26,151 Kurven für jeden Detektor einen. Wir gucken uns einfach die blaue und die rote 259 00:17:26,151 --> 00:17:29,713 an, weil das die am weitesten unten liegende sind. Und auf der hoch Achse 260 00:17:29,713 --> 00:17:33,902 sieht man die Empfindlichkeit verglichen mit einer Gravitationswelle, einer 261 00:17:33,902 --> 00:17:37,536 bestimmten Stärke sozusagen. Je tiefer diese Kurven liegen, desto geringer ist 262 00:17:37,536 --> 00:17:41,505 das Hintergrundrauschen. Das kommt aus fundamentalen physikalischen Instrumenten 263 00:17:41,505 --> 00:17:45,245 Quellen und das Ziel ist es am Ende diese Empfindlichkeit Kurve so weit runter zu 264 00:17:45,245 --> 00:17:48,437 drücken, dass sich mehr Gravitationswellen messen kann. Und die beiden am tiefsten 265 00:17:48,437 --> 00:17:52,435 liegenden sind die von den beiden größten Detektoren von den gleichen Livingston, 266 00:17:52,435 --> 00:17:56,100 die rot und die blaue Kurve und die stärksten Gravitationswellen, die wir 267 00:17:56,100 --> 00:18:00,665 erwarten können, die wären so ganz grob auf der Höhe dieser grünen Quer Linie bei 268 00:18:00,665 --> 00:18:04,328 diesen zehn hoch minus 21 und die Frequenzen sind typischerweise so im 269 00:18:04,328 --> 00:18:07,699 mittleren Frequenzbereich, also irgendwas zwischen 100 und 1000 Hertz. Und da sieht 270 00:18:07,699 --> 00:18:11,152 man zwischen einem Signal, das diese Stärke hat und dem Rauschen darunter ist, 271 00:18:11,152 --> 00:18:15,009 ein deutlicher Abstand. Das bedeutet das Signal zu Rausch, Verhältnis oder Signal- 272 00:18:15,009 --> 00:18:18,120 Rausch Abstand ist bei den Längendetektoren so hoch, dass man diese 273 00:18:18,120 --> 00:18:22,488 Signale auf jeden Fall sehr, sehr laut sozusagen messen kann. Und das tun wir. 274 00:18:22,488 --> 00:18:26,344 Üblicherweise so, dass mehrere Messkampagnen hintereinander, die 275 00:18:26,344 --> 00:18:30,071 teilweise von Umbau, Pausen, kurzen Pausen, aber wie auch jetzt gerade 276 00:18:30,071 --> 00:18:34,010 jahrelangen Umbau Pausen unterbrochen werden, in denen man die Detektoren 277 00:18:34,010 --> 00:18:38,443 verbessert. Und wir haben gemessen, das erste Mal 2015 begonnen, seit dem 3. 278 00:18:38,443 --> 00:18:43,682 Märzkampagnen gemacht. Der letzte, wie gesagt, war im März 2020 zu Ende und wir 279 00:18:43,682 --> 00:18:48,202 haben vieles gemessen. Ich zeige das jetzt einmal im Überblick und dann gucken wir 280 00:18:48,202 --> 00:18:50,723 uns ein paar Highlights an und beantworte die Frage: Was haben wir denn bisher 281 00:18:50,723 --> 00:18:54,463 entdeckt und was haben wir daraus gelernt? Das hier ist dieses Maßes Mistella 282 00:18:54,463 --> 00:19:00,090 Gracefeld, in das der LKW fährt, ist sozusagen der Überblick aller verstorbenen 283 00:19:00,090 --> 00:19:05,325 Sterne, deren Überreste wir gesehen haben. Man sieht vor allem erstmal viele blaue 284 00:19:05,325 --> 00:19:09,864 Kugeln. Diese blauen Kugeln stellen jeweils die von LIGO, Würge und Khadra 285 00:19:09,864 --> 00:19:14,660 gemessenen schwarzen Löcher dar. Die Höhe über der Querachse zeigt einfach an, wie 286 00:19:14,660 --> 00:19:19,015 schwer sie sind. Und man sieht es. Da gibt es einige, die sind deutlich über 100 287 00:19:19,015 --> 00:19:23,121 Sonnenmassen schwer. Das schwerste, das in der Mitte sich hier befindet. Da kann man 288 00:19:23,121 --> 00:19:26,250 sehen, dass es ungefähr 100 Sonnenmassen schwer und dann gibt es da drunter noch 289 00:19:26,250 --> 00:19:30,398 einen Punkt, der auf einem Pfeil liegt. Das ist so um die 80, ich glaube 60 60 290 00:19:30,398 --> 00:19:35,374 Sonnenmassen schwer. Also was das? Zwei Schwarze Löcher. Die umrunden einander, 291 00:19:35,374 --> 00:19:39,269 berühren sich irgendwann, verschmelzen zu einem neuen schwarzen Loch und das ist da 292 00:19:39,269 --> 00:19:43,050 dort dargestellt. Ich gehe einmal kurz hier rüber in das Fenster. Das ist also 293 00:19:43,050 --> 00:19:47,155 hier in der Mitte dieser dieser, dieses schwarze Loch bei 60 Sonnenmassen, da 294 00:19:47,155 --> 00:19:51,504 drüber als knappe 100 Sonnenmassen. Und die verschmelzen dann zu einem von 160 295 00:19:51,504 --> 00:19:55,379 Sonnenmassen ungefähr. Und das ist so ein typisches Signal, was wir sehen. Und von 296 00:19:55,379 --> 00:19:59,442 diesem Verschmelzen mit Schwarzen Löchern haben wir 90 Stück gesehen. Dass das 297 00:19:59,442 --> 00:20:04,488 bedeutet haben eben viele verschmelzen schwarze Löcher gesehen, das ist das das 298 00:20:04,488 --> 00:20:08,561 Haupt, die Hauobjekte, die wir entdecken. Dann sieht man unten noch orange Kugel, 299 00:20:08,561 --> 00:20:11,642 die bei niedrigeren Massen sich befinden. Das sind diese sogenannten 300 00:20:11,642 --> 00:20:15,522 Neutronensterne, die alle eben so maximal 2 Sonnenmassen schwer sind. Da sieht man 301 00:20:15,522 --> 00:20:19,771 auch 2 Verschmelzung von Neutronenstern mit Neutronenstern zu. Wir wissen es nicht 302 00:20:19,771 --> 00:20:23,563 genau, wahrscheinlich schwarzen Löchern und es gibt auch ein paar Objekte, wo eben 303 00:20:23,563 --> 00:20:27,211 diese Kombination von schwarzem Loch und Neutronenstern zusammenkommt. Die roten 304 00:20:27,211 --> 00:20:31,442 und die gelben Punkte sind vorher bekannte Schwarze Löcher und Neutronensterne aus 305 00:20:31,442 --> 00:20:35,344 anderen indirekten Beobachtungen im Fall der Schwarzen Löcher. Aus all diesen 306 00:20:35,344 --> 00:20:38,511 Beobachtung können wir jetzt schließen, dass sie nur ganz kurz bevor Sie 307 00:20:38,511 --> 00:20:41,674 vielleicht an Highlights angucken wollen. Das eine, was wir gelernt haben, ist 308 00:20:41,674 --> 00:20:45,873 Einstein hatte auch mal Unrecht. Einstein hat nämlich zeit seines Lebens bezweifelt, 309 00:20:45,873 --> 00:20:50,461 dass diese Lösung seine Allgemeine Relativitätstheorie, die Schwarze Löcher 310 00:20:50,461 --> 00:20:54,630 sind, in der Natur existieren wird. Das kann nicht sein. Es entsteht nicht durch 311 00:20:54,630 --> 00:20:58,028 Papers geschrieben und argumentiert. Die Natur wird so die Entstehung von diesen 312 00:20:58,028 --> 00:21:01,650 Objekten nicht erlauben. Jetzt sehen wir Dinge, die sich so verhalten wie schwarze 313 00:21:01,650 --> 00:21:05,347 Löcher, also Datum Unrecht gehabt. Er hat natürlich wieder recht gehabt, weil seine 314 00:21:05,347 --> 00:21:09,261 Relativitätstheorie die Gravitationswellen beschreibt. Also wir wissen, dass die 315 00:21:09,261 --> 00:21:13,223 Gravitationswellen sehr exakt von seiner Theorie beschrieben werden, was wieder so 316 00:21:13,223 --> 00:21:16,567 ein bisschen langweilig ist, weil man sich erhofft hatte, vielleicht irgendwo Ansätze 317 00:21:16,567 --> 00:21:19,768 zu finden, wo die Relativitätstheorie da nicht stimmt, weil wir wissen, es ist 318 00:21:19,768 --> 00:21:23,878 nicht der Weisheit letzter Schluss. Wir können die Eigenschaften Schwarzer Löcher 319 00:21:23,878 --> 00:21:28,429 direkt messen, zum Beispiel ihre Massen, aber auch ihre Spins in einigen Fällen und 320 00:21:28,429 --> 00:21:32,554 können uns einen Überblick verschaffen darüber. Zum Beispiel, wie sieht denn die 321 00:21:32,554 --> 00:21:35,376 typische Population von Verschmelzen Schwarzen Löchern aus? Wie schwer sind 322 00:21:35,376 --> 00:21:38,744 die? Wie schnell drehen sie sich umeinander, welche Massenverhältnisse gibt 323 00:21:38,744 --> 00:21:42,428 es dann usw.. Und das sind so die groben Dinge, die man aus der ganzen 324 00:21:42,428 --> 00:21:46,753 Populationsgeschichte machen kann. Wie das im Typischen funktioniert, will ich ein 325 00:21:46,753 --> 00:21:52,110 paar Beispiele zeigen. Signale haben bei uns immer ein relativ unspektakulär Namen, 326 00:21:52,110 --> 00:21:57,450 die heißen an so was wie GW150914, das ist einfach die Gravitationswelle oder eben 327 00:21:57,450 --> 00:22:02,097 Gravitation Wave aus dem Jahr 2015. Die ersten beiden Ziffern dem neunten Monat 328 00:22:02,097 --> 00:22:05,640 und dem 14. Tag, also die Gravitationswelle, die man am 14. 9. 2015 329 00:22:05,640 --> 00:22:10,048 gemessen hat. Das war auch das allererste Signal, das man gesehen hat und das, was 330 00:22:10,048 --> 00:22:14,547 die Detektoren dann tatsächlich messen, das sind hier nur ganz wenig bearbeitete 331 00:22:14,547 --> 00:22:18,740 Rohdaten. Das kann man hier sehen. Das sind beides Zeitreihen, die jeweils 332 00:22:18,740 --> 00:22:23,235 ungefähr 0,2 Sekunden der Daten zeigen. Links in Rot, die Daten von dem einen, 333 00:22:23,235 --> 00:22:27,566 LIGO Detektoren rechts in Blau, die Daten von dem anderen LIGO Detektoren. Die 334 00:22:27,566 --> 00:22:31,616 Hochachse zeigt hier die Stärke der Gravitationswellen in Einheiten von diesen 335 00:22:31,616 --> 00:22:35,701 zehn auch minus 21 und wir können bei der roten Kurve das angucken. Die fängt so bei 336 00:22:35,701 --> 00:22:39,274 0,3 Sekunden. Ungefähr sieht man, dass sich das so langsam so eine Welle aufbaut. 337 00:22:39,274 --> 00:22:43,328 Und diese Welle wird in der Amplitude höher und in der Frequenz höher bis zu 338 00:22:43,328 --> 00:22:47,876 ungefähr 0,43 Sekunden, dann hört es auf. Wenn man sich das anhört, ist das so eine 339 00:22:47,876 --> 00:22:51,520 *macht einen "uap" laut*. Und dieses typische Geräusch, das ist das, was man 340 00:22:51,520 --> 00:22:54,705 Verschmelzen von Objekten bekommt. Die Objekte umrunden einander, geben 341 00:22:54,705 --> 00:22:57,825 Gravitationswellen ab, kommen einander immer näher und näher, umrunden einander 342 00:22:57,825 --> 00:23:00,771 immer schneller. Die Beschleunigung wird größer, die Gravitationswelle wird lauter 343 00:23:00,771 --> 00:23:03,682 und irgendwann berühren die sich und verschmelzen zu einem neuen Objekt, das 344 00:23:03,682 --> 00:23:07,815 alleine keine Gravitationswellen abgibt. Das Signal hört auf. Wenn man mit beiden 345 00:23:07,815 --> 00:23:11,952 Detektoren identisch sieht und das zeigt die blaue Messung sozusagen von dem 346 00:23:11,952 --> 00:23:15,904 anderen Detektor rechts daneben. Das rote ist noch mal ein bisschen gespiegelt, 347 00:23:15,904 --> 00:23:19,284 seitlich verschoben, drunter gelegt. Dann weiß man Okay, das ist wahrscheinlich 348 00:23:19,284 --> 00:23:22,909 echt. Das wird statistisch ausgewertet, inwieweit das tatsächlich zusammenhängt. 349 00:23:22,909 --> 00:23:27,089 Am Ende kann man aus dieser Form der Welle dann schließen, was da passiert ist. Und 350 00:23:27,089 --> 00:23:31,174 zwar in diesem Fall weiß man, dass da zwei Schwarze Löcher mit circa jeweils 30 351 00:23:31,174 --> 00:23:35,155 Sonnenmassen verschmolzen sind. Das kann man auch demonstrieren. Da gibt es von 352 00:23:35,155 --> 00:23:38,532 LIGO so nette Online-Tools, wo man das ausprobieren kann, wie zum Beispiel 353 00:23:38,532 --> 00:23:42,580 Wellen, wie zum Beispiel die Massen und die Empfindlichkeit sich auswirken und an 354 00:23:42,580 --> 00:23:46,928 der URL, die ich unten eingeblendet habe, kann man sich dann so ein Film angucken, 355 00:23:46,928 --> 00:23:50,433 wo man die Daten, das ist das Blaue mit einer aus der Allgemeinen 356 00:23:50,433 --> 00:23:54,325 Relativitätstheorie berechneten Wellenform vergleichen kann und kann jetzt an diesen 357 00:23:54,325 --> 00:23:58,360 Reglern hier rumspielen, einmal links die Gesamtmasse und rechts die Entfernung, bis 358 00:23:58,360 --> 00:24:02,229 man meint, man hat eine gute Übereinstimmung gefunden zwischen diesen 359 00:24:02,229 --> 00:24:06,001 beiden Größen, also zwischen der beide, zwischen den beiden Kurven, die man dort 360 00:24:06,001 --> 00:24:08,954 sehen kann. Und da kann man es eben so einstellen. Dann kommt man auf das, was 361 00:24:08,954 --> 00:24:12,583 ich ihm gesagt habe. Gesamtmasse so um 64 Sonnenmassen ungefähr. Empfindlichkeit 362 00:24:12,583 --> 00:24:16,305 kann man so auf ungefähr 1,3 Milliarden Lichtjahre. Dann bekommt man eine relativ 363 00:24:16,305 --> 00:24:20,121 gute Übereinstimmung zwischen den beiden Kurven, die natürlich noch das Detektoren 364 00:24:20,121 --> 00:24:23,926 schnell drauf haben und dem eigentlichen und dem, also zwischen der theoretischen 365 00:24:23,926 --> 00:24:27,767 Kurve und dem gemessenen Signal. Und so kann man ganz grob Eigenschaften messen. 366 00:24:27,767 --> 00:24:33,046 Der Spin würde die Form dann noch mal anders verändern und so weiter. Man könnte 367 00:24:33,046 --> 00:24:37,618 jetzt den Eindruck bekommen, dass da irgendwie nicht viel passiert, weil dieses 368 00:24:37,618 --> 00:24:41,470 Signal so unvorstellbar kleines ist, 10 hoch minus 21 das bedeutet haben wirklich 369 00:24:41,470 --> 00:24:45,216 gemessen, wie sich um den 1000 Atomkern Durchmesser was bewegt hat in den 370 00:24:45,216 --> 00:24:49,136 Detektoren. Man kann sich aber angucken, was da Energie in der Energie drinsteckt. 371 00:24:49,136 --> 00:24:52,502 Und dazu kann man sich angucken aus dem Paper, was ist die Masse des ersten 372 00:24:52,502 --> 00:24:56,105 Schwarzen Lochs, was die Masse des zweiten, zweiten Schwarzen Lochs und was 373 00:24:56,105 --> 00:24:59,610 unter Annahme, dass die Relativitätstheorie stimmt, ist die Masse 374 00:24:59,610 --> 00:25:03,676 des entstandenen Final Black oder so entstandenen Schwarzen Lochs. Sieht man, 375 00:25:03,676 --> 00:25:08,225 da fehlen scheinbar drei Sonnenmassen. Diese drei Sonnenmassen fehlen natürlich 376 00:25:08,225 --> 00:25:12,703 nicht, die sind in Energie als Gravitationswellen abgegeben worden. Das 377 00:25:12,703 --> 00:25:17,313 bedeutet aber, diese drei Sonnenmassen werden mit E gleich M mal C Quadrat 378 00:25:17,313 --> 00:25:21,754 komplett in Gravitationswellen umgewandelt. Das erfolgt im Wesentlichen 379 00:25:21,754 --> 00:25:25,644 in den letzten 0,2 Sekunden und das temporäre der Vorgang mit der größten 380 00:25:25,644 --> 00:25:29,457 Leuchtkraft. Man sieht ja nichts im gesamten Universum. Die Leistung ist in 381 00:25:29,457 --> 00:25:33,563 der Spitze 50 mal so hoch wie alle Sterne des Universums, gleichzeitig aber eben 382 00:25:33,563 --> 00:25:38,481 vollkommen unsichtbar. Wir können es nur mithilfe unserer Detektoren tatsächlich 383 00:25:38,481 --> 00:25:43,233 dann wahrnehmen. Man kann auch bestimmen, woher das Ganze kam, weil wir zwei 384 00:25:43,233 --> 00:25:46,489 Detektoren mindestens haben. Das ist dann so, wie wir mit unseren Ohren wahrnehmen 385 00:25:46,489 --> 00:25:50,196 können, von woher etwas kommt, kann man es bei den Detektoren auch machen. Eine 386 00:25:50,196 --> 00:25:53,955 andere spannende Frage, auf die man neue Antworten bekommen hat mit 387 00:25:53,955 --> 00:25:58,180 Gravitationswellen ist die, nach dem Ursprung des Goldes im Universum. Also 388 00:25:58,180 --> 00:26:02,639 Gold spielt auf der Erde kulturell und wirtschaftlich immer noch eine Rolle und 389 00:26:02,639 --> 00:26:08,214 man hat schon lange die Vermutung gehabt, dass, Elemente wie Gold und Platin hier 390 00:26:08,214 --> 00:26:13,087 einmal umrundet, im Wesentlichen einen Ursprung haben in verschmelzen 391 00:26:13,087 --> 00:26:16,295 Neutronenstern. Sie ist einfach das Periodensystem der Elemente und wo die 392 00:26:16,295 --> 00:26:19,193 herkommen. Kurz nach dem Urknall gab es nur diese bläulichen Dinge als im 393 00:26:19,193 --> 00:26:22,795 Wesentlichen Wasserstoff, Helium und kleines bisschen Lithium. Sterne wie 394 00:26:22,795 --> 00:26:26,894 unsere Sonne die Massen haben Sterne können dieses hellgelb erzeugen, dass es 395 00:26:26,894 --> 00:26:30,216 diese kleine Ecke unten bei Platin und Gold, die man jetzt sieht. Aber der 396 00:26:30,216 --> 00:26:32,970 allergrößte Teil von den schweren Elementen kommt tatsächlich aus den 397 00:26:32,970 --> 00:26:36,764 Verschmelzen und Neutronenstern. Das ist dieses Dunkel Orange. Und das war bisher 398 00:26:36,764 --> 00:26:40,106 eine Theorie. Das kann man aber dann verifizieren, indem man sich eben 399 00:26:40,106 --> 00:26:43,719 verschmelzen, Neutronensterne anguckt. Verschmelzene Neutronensterne tun mehrere 400 00:26:43,719 --> 00:26:47,453 Dinge. Die geben zum einen zuallererst Gravitationswellen ab, dann verschmelzen 401 00:26:47,453 --> 00:26:51,336 sie. Sie geben ein Gammastrahlen Blitz ab. Das ist das Violette. Dann entsteht eine 402 00:26:51,336 --> 00:26:55,060 Explosionswolke, das ist dieses Bläuliche, das jetzt langsam abkühlt aufgrund des 403 00:26:55,060 --> 00:26:58,355 radioaktiven Zerfalls. Und wenn man noch ein bisschen wartet, kann man auch noch 404 00:26:58,355 --> 00:27:02,348 nach Leuchten sehen, wenn dieses Schloss entsteht, mit dem Gas zwischen den Sternen 405 00:27:02,348 --> 00:27:06,570 zusammenstößt. Wenn man so etwas jetzt in allen Details beobachten könnte, dann 406 00:27:06,570 --> 00:27:11,282 könnte man ja sehen, ob es tatsächlich entsprechende Entstehung von schweren 407 00:27:11,282 --> 00:27:16,206 Elementen gibt. Und genau das kann man tun. Und genau das ist gelungen. Man hat 408 00:27:16,206 --> 00:27:21,347 nämlich ein Gravitationswellensignal gehabt am 17. 8. 2017 beobachtet von den 409 00:27:21,347 --> 00:27:27,168 LIGO Detektoren und dem Virgo Detektor, wo man zum einen erst mal Gravitationswellen 410 00:27:27,168 --> 00:27:30,984 gefunden hat, die eindeutig sagen da verschmelzen zwei Neutronensterne. 411 00:27:30,984 --> 00:27:35,604 Spannend ist jetzt, gibt es dazu passende Gammastrahlenblitz und das ganze sieht man 412 00:27:35,604 --> 00:27:40,581 tatsächlich in dieser Darstellung. Die Verschmelzung der Neutronensterne erfolgt 413 00:27:40,581 --> 00:27:45,141 jetzt und 1,7 Sekunden später gibt es eine Nachweis von Gammastrahl von einem 414 00:27:45,141 --> 00:27:49,136 Satelliten namens Fermi, der die Erde umrundet. Das könnte jetzt erst mal 415 00:27:49,136 --> 00:27:53,478 zufälliger Zusammenhang sein, aber man kann eine himmlische Schatzkarte malen, 416 00:27:53,478 --> 00:27:57,602 die ungefähr so aussieht. Diese Kugel, die man sieht, ist aus irdischer Sicht werden 417 00:27:57,602 --> 00:28:02,020 in der Mitte dieser Kugel und das Außenrum wäre der gesamte Himmel sozusagen. Aus den 418 00:28:02,020 --> 00:28:06,310 LIGO und Virgo Daten kommt heraus, dass es diese kleine dunkelgrüne Gurke, die mit 419 00:28:06,310 --> 00:28:10,270 LIGO Virgo markiert ist. Innerhalb dieses Bereichs sind irgendwo die Neutronensterne 420 00:28:10,270 --> 00:28:15,310 verschmolzen, zumindest die, die wir mit Gravitationswellen gemessen haben. Der die 421 00:28:15,310 --> 00:28:18,880 Fermi Beobachtung die eines anderen Gammastrahlen Satelliten ist dieser 422 00:28:18,880 --> 00:28:22,570 Bereich, wo sich die beiden hellblauen und dunkelblauen Bereiche überschneiden, der 423 00:28:22,570 --> 00:28:26,140 auch perfekt überlappt mit dem Gravitationswellen Bereich. Das Beispiel 424 00:28:26,140 --> 00:28:29,290 der Gammastrahlen Blitz kam mit sehr sehr großer Wahrscheinlichkeit tatsächlich von 425 00:28:29,290 --> 00:28:33,010 dieser Neutronenstern Verschmelzung. Diese leichte Verzögerung, die man gesehen hat, 426 00:28:33,010 --> 00:28:36,550 liegt nicht daran, dass die Gravitationswellen überlichtschnelle sind, 427 00:28:36,550 --> 00:28:39,490 sondern dass in dieser Explosion, die da entsteht es einen Moment dauert, bis die 428 00:28:39,490 --> 00:28:43,765 Gammastrahlen durchbrechen. Was man jetzt machen kann man kann die Entfernung 429 00:28:43,765 --> 00:28:48,070 Messung der Gravitationswellen kommt raus so ungefähr 130 Millionen Lichtjahre in 430 00:28:48,070 --> 00:28:52,840 dem Fall verwenden und nach Galaxien suchen und gucken, ob da irgendwo ein 431 00:28:52,840 --> 00:28:57,490 neuer Stern aufgetaucht ist, nämlich diese Explosion Wolke. Das gelingt ungefähr elf 432 00:28:57,490 --> 00:29:00,970 Stunden später. Das sieht man rechts in diesem Negativbild. Neben einer Galaxie, 433 00:29:00,970 --> 00:29:04,990 die ungefähr 130 Millionen Lichtjahre weg ist, ist durch dieses Fadenkreuz markiert, 434 00:29:04,990 --> 00:29:09,460 ein neuer Stern aufgetaucht. Und dieser neue Stern, das heißt ein Kilo Nova, das 435 00:29:09,460 --> 00:29:13,420 ist die Explosionwolke. Den kann man jetzt beobachten. Und da gibt's jetzt hier einen 436 00:29:13,420 --> 00:29:16,450 Zeitraffer. Das ist jetzt eine Darstellung, so wie das in echt Farbe 437 00:29:16,450 --> 00:29:21,220 ungefähr aussehen würde. Der gelbe Fall ist rein montiert, der zeigt, wo gleich am 438 00:29:21,220 --> 00:29:25,030 Anfang jetzt nur die linke Seite angucken, wo diese Kilo Nova auftaucht. Das ist ein 439 00:29:25,030 --> 00:29:27,730 altes Archivbild, da ist die Kilo Nova dann noch nicht zu sehen. Dieser weiße 440 00:29:27,730 --> 00:29:32,080 Blob ist diese Galaxie, also ungefähr 100 Milliarden Sterne. Die meisten hellen 441 00:29:32,080 --> 00:29:35,050 Punkte sind irgendwie Fordergrund Sterne und wir starten jetzt einfach mal den 442 00:29:35,050 --> 00:29:39,220 Zeitraffer und dann sieht man, daneben taucht diese Explosion Wolke auf, ist am 443 00:29:39,220 --> 00:29:43,450 Anfang heiß und blau. Mit so vier, fünf Tage danach kühlt sie sich schon sichtbar 444 00:29:43,450 --> 00:29:46,570 wird Licht schwächer und vor allem auch rötlicher. Jetzt, so nach sieben Tagen, 445 00:29:46,570 --> 00:29:50,560 ist sie richtig schön tiefrot geworden. Das bedeutet, es kühlt sich eben weiter ab 446 00:29:50,560 --> 00:29:54,250 und man kann das Ganze verfolgen über längere Zeit. Und hier ist es so ungefähr 447 00:29:54,250 --> 00:29:58,260 nach elf Tagen bricht es ab. Man kann das ein bisschen länger. Sie Auf der rechten 448 00:29:58,260 --> 00:30:01,980 Seite sieht man Spectra, also die Energieverteilung über die 449 00:30:01,980 --> 00:30:07,350 Helligkeitsverteilung über die Farben, dass dieses Spektrum hier ist links im 450 00:30:07,350 --> 00:30:11,340 sichtbaren Bereich, rechts aber irgendwie tief im Infraroten. Was man aber sehen 451 00:30:11,340 --> 00:30:14,130 kann, ist, dass es da bestimmte Dellen gibt. Also das ist nicht immer so eine 452 00:30:14,130 --> 00:30:17,610 schöne, gleichmäßige Kurve, sondern da gibt es relativ charakteristische Dellen. 453 00:30:17,610 --> 00:30:22,800 So bei hier werden zwischen 0,8 und 1,0 und diese Dellen, die kommen von der 454 00:30:22,800 --> 00:30:26,580 Anwesenheit schwerer Elemente wie Gold und Platin, die ein Teil des Lichtes 455 00:30:26,580 --> 00:30:31,470 absorbieren und verschlucken. Was wir am Ende aus diesen Beobachtungen zusammen mit 456 00:30:31,470 --> 00:30:35,160 Computermodellen schließen können, ist das Gold, Platin und Co eben tatsächlich im 457 00:30:35,160 --> 00:30:39,330 Wesentlichen aus Verschmelzen schmelzenden Neutronensterne stammen. Das bedeutet 458 00:30:39,330 --> 00:30:43,890 aber, wenn jemand jetzt Goldschmuck trägt, ist das mit allergrößter 459 00:30:43,890 --> 00:30:47,160 Wahrscheinlichkeit, Überrest von einer Neutronenstern Verschmelzung, deren 460 00:30:47,160 --> 00:30:50,580 Überreste in die Urvolke unseres Sonnensystems gekommen sind. Also wieder 461 00:30:50,580 --> 00:30:55,740 so eine schöne direkte Verbindung zum Kosmos. Zum Abschluss noch ganz kurzen 462 00:30:55,740 --> 00:30:59,430 Überblick über ein paar Highlights, die wir auch noch hatten. Ich kann natürlich 463 00:30:59,430 --> 00:31:02,850 nicht alle 90 Signale da durchsprechen, aber es gibt so ein paar Dinge, die 464 00:31:02,850 --> 00:31:08,430 besonders auffällig waren. Und das eine ist ein Signal vom. In 2019 gab es eine 465 00:31:08,430 --> 00:31:12,900 weitere Neutronenstern Verschmelzung im Hintergrund künstlerische Darstellung, wo 466 00:31:12,900 --> 00:31:16,890 die Komponenten zusammen erstaunlich schwer waren. Das könnte der erste Hinweis 467 00:31:16,890 --> 00:31:21,120 darauf sein, dass es Neutronenstern Paare gibt, die insgesamt schwerer sind als die, 468 00:31:21,120 --> 00:31:25,170 die wir bisher kennen. Möglich. Wir werden es nur dann wissen, wenn wir weiter 469 00:31:25,170 --> 00:31:28,440 beobachten und noch mehr solcher Signale sehen. In dem Fall haben auch nur die 470 00:31:28,440 --> 00:31:35,430 Gravitationswellen gesiegt. Bis zum 12. 4. 2019 war es so, dass die Schwarzen Löcher, 471 00:31:35,430 --> 00:31:38,610 die wir gesehen hatten, immer sehr ähnliche Massen hatten. Und wenn dieser 472 00:31:38,610 --> 00:31:43,350 ähnliche Massen haben, dann könnte man jetzt erwarten, dass das fast immer so ist 473 00:31:43,350 --> 00:31:48,210 und am 12. 4. 2009 das erste Mal eins gesehen, wo das schwere schwarze Loch 474 00:31:48,210 --> 00:31:51,750 dreieinhalb mal schwerer ist als das leichte schwarze Loch. Das ist zum einen 475 00:31:51,750 --> 00:31:55,320 ein bisschen ungewöhnlicher, kommt aber aus den Modellen auch raus. Erwarten wir. 476 00:31:55,320 --> 00:32:00,270 Was aber auch das Besondere ist, dass sich dann in dem Signal nicht nur eine Frequenz 477 00:32:00,270 --> 00:32:03,570 von den Gravitationswellen zeigt, sondern Obertöne wie bei Musikinstrumenten. 478 00:32:03,570 --> 00:32:06,000 Vorhersage aus der Allgemeinen Relativitätstheorie kann man auch hier 479 00:32:06,000 --> 00:32:12,000 einen Haken dran machen. Am 14. 8. 2016 gab es eine rätselhafte Verschmelzung 480 00:32:12,000 --> 00:32:17,400 richtig mittelschwer schwarzes Loch, so 23 mal so schwer wie unsere Sonne ist mit 481 00:32:17,400 --> 00:32:20,610 einem neunmal so leichten Objekt verschmolzen. Das könnte entweder das 482 00:32:20,610 --> 00:32:24,090 schwerste schwarze Loch, das leichteste schwarze Loch sein, das wir kennen, oder 483 00:32:24,090 --> 00:32:27,330 der schwerste Neutronenstern, den wir kennen. Wir wissen nicht, was es ist. Wir 484 00:32:27,330 --> 00:32:30,780 können es auch nicht genau sagen anhand der Gravitationswellen. Aber es wird noch 485 00:32:30,780 --> 00:32:32,970 mehr solcher Signale geben. Und daraus kann man dann vielleicht irgendwann 486 00:32:32,970 --> 00:32:36,600 lernen, wie schwer so Neutronenstern werden kann, bevor zum Schwarzen Loch 487 00:32:36,600 --> 00:32:42,720 wird. Das wissen wir nämlich nicht. Und wir haben am 21. Oktober 2019 die Geburt 488 00:32:42,720 --> 00:32:45,000 eines sogenannten mittelschweren Schwarzen Lochs entdeckt. Das ist ein bisschen 489 00:32:45,000 --> 00:32:49,380 verwirrend vom Namen her. Mittelschwer alles, was schwerer als 100 Sonnenmassen 490 00:32:49,380 --> 00:32:51,750 ist. Also eigentlich sehr schwere Schwarze Löcher. Aber es gibt ja auch noch die 491 00:32:51,750 --> 00:32:56,670 extrem schweren, die über 100000 Sonnenmassen und diese zwischen 100 und 492 00:32:56,670 --> 00:32:59,070 hunderttausend Sonnenmassen. Da wussten wir bisher nicht, ob es die wirklich gibt. 493 00:32:59,070 --> 00:33:03,060 Es gab indirekte Hinweise, da haben wir jetzt tatsächlich den eindeutigen Hinweis 494 00:33:03,060 --> 00:33:05,730 gesehen, es gibt es und wir haben es die Entstehung gesehen aus zwei schwarzen 495 00:33:05,730 --> 00:33:10,410 Löchern. Als allerletztes noch der Hinweis: Wie kann ich, wie könnt ihr 496 00:33:10,410 --> 00:33:14,175 mitmachen, wenn euch das Ganze irgendwie interessiert? Gibt es zwei Sachen linker 497 00:33:14,175 --> 00:33:18,120 Hand? Einmal Wir betreiben am Institut Einstein at home. Es ist ein verteiltes 498 00:33:18,120 --> 00:33:22,020 freiwilliges rechen Projekt, wo man auf seinen Rechnern, aber auch Smartphones 499 00:33:22,020 --> 00:33:26,070 Rechenzeit zur Verfügung stellen kann. Entweder wenn die gerade nicht aktiv 500 00:33:26,070 --> 00:33:30,060 genutzt sind oder auch sonst währenddessen, um nach Neutronenstern zu 501 00:33:30,060 --> 00:33:33,120 suchen. Da gibt es verschiedene Suchen. Die Hauptsache ist die nach 502 00:33:33,120 --> 00:33:37,050 Gravitationswellen von einzelnen Neutronenstern, die sich drehende leichte 503 00:33:37,050 --> 00:33:40,260 Beule haben und dabei leise sogenannte kontinuierliche Gravitationswellen 504 00:33:40,260 --> 00:33:44,010 abgeben. Wir suchen aber auch nach Radiowellen und Gammastrahlen von diesen 505 00:33:44,010 --> 00:33:47,670 Neutronenstern und haben bisher über die Radiowellen und Gammastrahlen mehr als 80 506 00:33:47,670 --> 00:33:51,600 neue Neutronensterne entdeckt. Im Vergleich zu den 3000 insgesamt, die man 507 00:33:51,600 --> 00:33:54,930 kennt, ist das schon ganz ordentliche Anteil. Die Gravitationswellen von diesen 508 00:33:54,930 --> 00:33:57,990 Objekten, das ist noch offen. Wer da mitmachen will, findet unter 509 00:33:58,740 --> 00:34:03,450 Einstein@home.org mehr Infos. Das ganze ist zum Teil auch Quelle offen und man 510 00:34:03,450 --> 00:34:06,330 kann da auch in diesen Code selber reingucken. Und wenn da jemand 511 00:34:06,330 --> 00:34:09,990 Verbesserungen hat, sind wir natürlich dafür immer offen. Das andere, wenn man 512 00:34:09,990 --> 00:34:15,390 mehr von der beobachtenden Seite kommt. Es gibt eine App namens Chop. Die URL steht 513 00:34:15,390 --> 00:34:19,260 da unten. Da wird man in dem nächsten Beobachtungslauf, der so Ende 2022 514 00:34:19,260 --> 00:34:23,460 beginnen sollte, live darüber informiert, wenn neue Gravitationswellen gefunden 515 00:34:23,460 --> 00:34:27,240 wurden und kann gegebenenfalls mit seinen eigenen Teleskopen nachgucken, ob man denn 516 00:34:27,240 --> 00:34:31,200 da zum Beispiel ein Nachleuchten von Verschmelze Neutronenstern sieht. Und das 517 00:34:31,200 --> 00:34:33,900 kann man auch über eine Website machen. Das ganze da ist aber eine Implementation, 518 00:34:33,900 --> 00:34:38,490 dass man es eben dann hoffentlich ab 2022 auch mit Push Notifications auf sein Handy 519 00:34:38,490 --> 00:34:42,030 bekommt. Also das kann man sich natürlich auch selber coden. Sodass man dann 520 00:34:42,030 --> 00:34:45,510 gegebenenfalls nachts aufstehen und beobachten kann, wenn es da was zu sehen 521 00:34:45,510 --> 00:34:49,020 gibt. Ich bedanke mich schon mal für die Aufmerksamkeit und hoffe wir haben noch 522 00:34:49,020 --> 00:34:49,732 ein paar Fragen. 523 00:34:49,732 --> 00:34:53,070 Herald: Haben wir. Ich möchte mich aber erst mal auch im Namen des Chips für den 524 00:34:53,070 --> 00:34:56,430 extrem spannenden und verständlichen Vortrag bedanken. Das haben mehrere hier 525 00:34:56,430 --> 00:35:00,420 gepostet. Ich gehöre auch dazu. Es war wirklich ein sehr, sehr schöner Vortrag. 526 00:35:00,420 --> 00:35:01,582 Sehr verständlich erklärt. Knispel: Danke. 527 00:35:01,582 --> 00:35:04,800 Herald: Wir haben sehr viele Fragen. Ich werde probieren, einige davon hier 528 00:35:04,800 --> 00:35:09,420 loszuwerden. Die Entwickler. Wir hatten am Anfang gleich einen Vergleich im dunklen 529 00:35:09,420 --> 00:35:13,440 Raum. Da kann man ja die Wahrnehmung des Schales durch die Wano im des ist etwas 530 00:35:13,440 --> 00:35:16,440 über die Geometrie des Raumes erfahren. Kann man das gleich jetzt auch für 531 00:35:16,440 --> 00:35:19,980 Gravitationswellen sagen? Und wenn ja, was verraten Sie über den Raum Geometrie? 532 00:35:19,980 --> 00:35:23,880 Knispel: Okay, also die Idee ist, wenn ich jetzt in dem Raum bin und etwas höre, dann 533 00:35:23,880 --> 00:35:28,260 kann ich daraus verstehen, wie der Raum, wie groß der Raum ist oder so was. Ja, man 534 00:35:28,260 --> 00:35:32,250 kann. Es gibt spezielle Fälle, Fälle, wo das geht. Das was einige wahrscheinlich 535 00:35:32,250 --> 00:35:35,430 kennen, ist das Licht von Massen. Abgelenkt wird durch sogenannte 536 00:35:35,430 --> 00:35:40,200 Gravitationslinsen und dieser Gravitationslinsen Effekt. Der gilt auch 537 00:35:40,200 --> 00:35:44,310 für Gravitationswellen. Das bedeutet, wenn ich zum Beispiel zwischen mir und meiner 538 00:35:44,310 --> 00:35:48,030 Gravitationswellen Quelle hier irgendwie im Weg ein schweres Objekt habe, dann wird 539 00:35:48,030 --> 00:35:51,210 die Gravitationswellen einmal herumfliegen und einmal darum fliegen und 540 00:35:51,210 --> 00:35:54,510 gegebenenfalls unterschiedlich lange brauchen. Und das kann man nutzen, um die 541 00:35:54,510 --> 00:35:58,650 Masse in der Mitte zu bestimmen. Das ist jetzt bei Gravitationswellen noch nicht 542 00:35:58,650 --> 00:36:02,850 der Fall, weil wir die eben nur ab und an sehen. So alle fünf Tage ungefähr derzeit. 543 00:36:02,850 --> 00:36:08,400 Aber im Prinzip kann man zumindest über diese direkte Sichtlinie, was erfahren. 544 00:36:08,400 --> 00:36:12,780 Über die Gesamtstruktur des Raumes kann man auch ein bisschen was erfahren, weil 545 00:36:12,780 --> 00:36:15,930 man Kosmologie mit den Gravitationswellen machen kann. Man kann zum Beispiel 546 00:36:15,930 --> 00:36:20,550 bestimmen, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Das ist auch dann ein Maß für 547 00:36:20,550 --> 00:36:24,930 die Geometrie des gesamten Universums. Das ist eine neue unabhängige Messung, die 548 00:36:24,930 --> 00:36:27,390 jetzt noch nicht so genau ist wie die anderen, die wir haben. Aber man kann 549 00:36:27,390 --> 00:36:30,600 prinzipiell Kosmologie machen, kann die Hubble Konstante bestimmen und die kommt 550 00:36:30,600 --> 00:36:34,830 zumindest mit großer Ungenauigkeit noch da in dem Bereich raus, wo man sie erwartet. 551 00:36:34,830 --> 00:36:37,320 Da ist jetzt noch keine Überraschung, aber auch noch nichts ganz Neues sozusagen. 552 00:36:37,320 --> 00:36:41,190 Also nichts überraschend Falsches, aber auch nichts überraschend ganz Neues zu 553 00:36:41,190 --> 00:36:43,830 finden. Herald: Okay, wie viele Eigenschaften hat 554 00:36:43,830 --> 00:36:46,650 denn seine Neutronenstern zusätzlich im Vergleich zum Schwarzen Loch? 555 00:36:46,650 --> 00:36:50,340 Knispel: Ja, das ist eine sehr gute Frage. Das wissen wir leider nicht, weil wir 556 00:36:50,340 --> 00:36:54,210 nämlich gar nicht genau wissen, wie so Neutronenstern im Inneren aussieht. Ich 557 00:36:54,210 --> 00:36:58,530 habe es gesagt ganz grob ist so, Materie wie bei Neutronen, weil bei Atomkern 558 00:36:58,530 --> 00:37:03,510 dichten. Ganz grob gesprochen verändert sich das aber im Innern auch. Und was man 559 00:37:03,510 --> 00:37:08,070 weiß, ist oben eine ganz Millimeter oder Zentimeter dicke Atmosphäre, die 560 00:37:08,070 --> 00:37:10,830 Elektronen enthalten zum Beispiel kann, dann gibt es da drunter und eine Kruste, 561 00:37:10,830 --> 00:37:15,180 wo vielleicht auch noch schwere Atomkerne drin sind. Aber je weiter man nach innen 562 00:37:15,180 --> 00:37:18,570 kommt, desto mehr Reihen Neutronensüppicker wird es deswegen heißen 563 00:37:18,570 --> 00:37:21,870 die Dinger auch Neutronensterne, weil im Wesentlichen halt fast nichts außer 564 00:37:21,870 --> 00:37:26,880 Neutronen übrig bleibt. Und dieser Kern Implosion. Aber wie das im Detail ist im 565 00:37:26,880 --> 00:37:30,270 Innern vielleicht noch irgendwie exotische Materie, die aus Quarks oder sowas 566 00:37:30,270 --> 00:37:34,920 besteht. Nur das wissen wir nicht. Und deswegen am Ende gibt es umso 567 00:37:34,920 --> 00:37:39,330 Neutronenstern zu beschreiben beliebig viele sogenannte Zustandsgleichung, die 568 00:37:39,330 --> 00:37:42,300 mir sagen, wenn da so und so viel Druck und diese Temperatur ist, dann ist das 569 00:37:42,300 --> 00:37:46,890 Ding so und so groß und bei der und der Masse und, da die unbekannt ist, wissen 570 00:37:46,890 --> 00:37:50,790 wir es nicht. Und es gibt einfach im Grunde genommen, wenn man will, unendlich 571 00:37:50,790 --> 00:37:54,180 viele Parameter, die man einstellen kann. Aber das ist genau der Trick. Wenn ich 572 00:37:54,180 --> 00:37:57,690 jetzt mit Gravitationswellen sagen kann, das Ding war genau so schwer und so groß 573 00:37:57,690 --> 00:38:00,960 oder hat sich das kann ich nämlich dann idealerweise sehen, so und so verformt 574 00:38:00,960 --> 00:38:05,280 durch die Gezeitenkräfte von seinem Partner Objekt, dann kann ich was über die 575 00:38:05,280 --> 00:38:08,820 Zustandsgleichung lernen und das geht in Einzelfällen schon. Das haben Kollegen bei 576 00:38:08,820 --> 00:38:12,630 unserem Institut gemacht. Genau ausgemessen, wie groß das Ding war, aller 577 00:38:12,630 --> 00:38:16,200 Wahrscheinlichkeit nach. Das hat natürlich Federbealken, aber da sind im Prinzip eben 578 00:38:16,200 --> 00:38:19,440 beliebig viele Zusatz Parameter, weil wir es nicht genau wissen. Es halt. Materie 579 00:38:19,440 --> 00:38:22,530 ist kein schwarzes Loch. Herald: Okay, verstanden. Kann man 580 00:38:22,530 --> 00:38:25,380 theoretisch auch Gravitationswellen Energie gewinnen? Ist das eine Idee? 581 00:38:25,380 --> 00:38:31,350 Knispel: Theoretisch ja, weil sie natürlich bisschen wechselwirken, sonst 582 00:38:31,350 --> 00:38:34,260 kennen wir sie ja nicht wahrnehmen. Aber das Problem ist, dass die eben so gering 583 00:38:34,260 --> 00:38:38,640 an die Materie koppeln, dass das einfach nicht praktikabel ist. Also man sieht ja, 584 00:38:38,640 --> 00:38:41,490 was man für einen Aufwand treiben muss, um dieses winzige Bewegen da irgendwie 585 00:38:41,490 --> 00:38:45,930 wahrzunehmen. Ein Prinzip hinterlassen die Energie in der Erde, sonst könnte man sie 586 00:38:45,930 --> 00:38:48,870 ja nicht wahrnehmen. Aber das sind. Ich weiß nicht, wenn so eine Gravitationswelle 587 00:38:48,870 --> 00:38:52,260 durchläuft. Ich glaube, es war im Bereich Djul oder so was. Es lohnt sich nicht. 588 00:38:52,260 --> 00:38:56,970 Herald: Also die Forschung weiter nutzen? Knispel: Ja, genau, um unser Universum 589 00:38:56,970 --> 00:38:59,430 besser wahrzunehmen. Aber als Energiequelle. Ja, wenn ich jetzt 590 00:38:59,430 --> 00:39:03,870 irgendwie mit Science Fiction Zivilisationen auf drei Skala oder sowas 591 00:39:03,870 --> 00:39:06,210 vorstelle, vielleicht, aber die können auch einfach Gravitationswellen machen. 592 00:39:06,210 --> 00:39:11,490 Herald: Also verstanden. Ich habe eine Frage zur Messung und wie man das misst. 593 00:39:11,490 --> 00:39:13,560 Kann man theoretisch durch die Verlängerung der Wegstrecke die 594 00:39:13,560 --> 00:39:16,470 Genauigkeit erhöhen? Und gibt es da ein theoretisches theoretisches Maximum der 595 00:39:16,470 --> 00:39:21,720 Genauigkeit? Ja, man kann das machen. Das Problem ist am Ende, wenn man es zu lang 596 00:39:21,720 --> 00:39:24,660 macht. Man verlängert die Strecken jetzt schon. Das habe ich nicht gesagt durch 597 00:39:24,660 --> 00:39:27,690 einen Trick, indem man das Licht nicht einfach einmal durch den Arm laufen lässt, 598 00:39:27,690 --> 00:39:31,020 hin und zurück, sondern man bringt da so einen Resonator. Nennt sich das an als 599 00:39:31,020 --> 00:39:35,010 eine Lichtfalle, wenn man will oder Lichtspeicher, wo das Licht dann tausend 600 00:39:35,010 --> 00:39:38,130 Mal oder ein paar Hundert Mal hin und her läuft und dadurch länger Zeit hat mit der 601 00:39:38,130 --> 00:39:41,730 Gravitationswelle Wechsel zu wirken. Das Problem welches zu lange mache unsere 602 00:39:41,730 --> 00:39:45,000 Gravitationswellen macht ja so mit dem Arm. Ganz grob gesprochen wird es zu lang 603 00:39:45,000 --> 00:39:48,270 mache, dann macht die Gravitationswelle halt einmal hin und zurück komplett 604 00:39:48,270 --> 00:39:51,480 während das Licht drin ist und am Ende mäßig deutlich weniger, weil ich halt 605 00:39:51,480 --> 00:39:55,290 schon wieder den Teil messe, wo der Arm schon wieder Entstreckt, sozusagen. Ich 606 00:39:55,290 --> 00:39:59,940 will ja die maximale Bewegung sozusagen messen. Das wird, man kann das steigern am 607 00:39:59,940 --> 00:40:03,660 Ende. Das Andere, was noch dazu kommt ist, dass man wie in der Elektrodynamik eine 608 00:40:03,660 --> 00:40:07,620 Antenne braucht, die ungefähr in der Länge der Wellenlänge ist, der 609 00:40:07,620 --> 00:40:11,490 Gravitationswellen, die ich messen will. Oder kürzer, je nachdem, wie man das dann 610 00:40:11,490 --> 00:40:14,310 betreibt. Aber eben nicht sehr viel länger als die Wellenlänge, weil sich sonst die 611 00:40:14,310 --> 00:40:17,745 die Welle sozusagen aufhebt. Und dann bekomme ich in niedrige Frequenzen, wenn 612 00:40:17,745 --> 00:40:20,580 ich riesige Detektoren brauche. Das habe ich nicht angesprochen. Es gibt natürlich 613 00:40:20,580 --> 00:40:23,280 Gravitationswellen bei sehr niedriger Frequenz, wo ich sehr schwere Objekte 614 00:40:23,280 --> 00:40:26,310 bewegen und dafür brauche ich große Detektoren. Da gibt es im Weltraum 615 00:40:26,310 --> 00:40:30,240 Detektoren. Lisa, der so in den 2000 30er Jahren fliegen soll, da sind die Strecken 616 00:40:30,240 --> 00:40:32,250 dann im Weltall und Millionen Kilometer lang. 617 00:40:32,250 --> 00:40:35,230 Herald: Super! Das beantwortet sich gleich die nächste Frage, nämlich Welche 618 00:40:35,230 --> 00:40:37,291 Wellenlänge haben diese Laser? Ich würde ... 619 00:40:37,291 --> 00:40:40,526 Knispel: Also die Laser haben, das habe ich noch nicht gesagt. 1024 Nanometer. 620 00:40:40,526 --> 00:40:44,680 Herald: Okay, super. Wir haben also die Frage Wie wird beim Messen und verhindert 621 00:40:44,680 --> 00:40:47,950 das minimale Änderung der Spiegelposition den Laser verfälschen? Das heißt, wenn 622 00:40:47,950 --> 00:40:49,810 jetzt das Erschütterung ist oder sonst irgendwas. 623 00:40:49,810 --> 00:40:54,100 Knispel: Die Spiegel sind von der Seismig des Bodens abgehängt, die hängen an 624 00:40:54,100 --> 00:40:58,060 mehrfach pendeln. Das bedeutet, man hat am Ende irgendein Vakuum. Das Ganze ist auch 625 00:40:58,060 --> 00:41:02,230 in einem Vakuum. Dieses Vakuum steht auf dem Boden, ist dann irgendwie passiv und 626 00:41:02,230 --> 00:41:05,920 aktiv gedämpft. Schon mal als solches. Und dann hängt. Einem an einem dreifach 627 00:41:05,920 --> 00:41:09,910 Pendel, also von der Decke hängt ein Pendel runter, da ist eine Zwischenwand 628 00:41:09,910 --> 00:41:14,230 oder noch ein Pendel noch dazwischen und ganz unten hängt der Spiegel, und diese 3 629 00:41:14,230 --> 00:41:17,980 bis 4 fach Pendel je nach Detektor sorgen dafür, dass horizontale Bewegung, aber 630 00:41:17,980 --> 00:41:22,210 auch vertikale Bewegung des Bodens um den Faktor von 10 Milliarden oder mehr 631 00:41:22,210 --> 00:41:25,360 gedämpft werden, so dass am Ende der Spiegel wirklich bei den Frequenzen, die 632 00:41:25,360 --> 00:41:29,620 uns interessieren, still hängt. Und tatsächlich auf diesen 10 hoch -18 Metern 633 00:41:29,620 --> 00:41:32,290 und am Ende muss aber natürlich das aktiv dahin gefahren werden, das dann auch 634 00:41:32,290 --> 00:41:34,120 bleibt. Herald: Also eine schöne Ingenieurswesen. 635 00:41:34,120 --> 00:41:36,190 Knispel: Genau. Herald: Du hattest einen Kommentar 636 00:41:36,190 --> 00:41:39,220 abgegeben zur Relativitätstheorie. Wir haben eine Frage hier Wo greift diese 637 00:41:39,220 --> 00:41:42,070 nicht? Wo versagt sie? Ist es die Unvereinbarkeit mit der Quantentheorie? 638 00:41:42,070 --> 00:41:45,460 Knispel: Ja, das ist einer der Punkte. Also beim Schwarzen Loch haben wir ja 639 00:41:45,460 --> 00:41:49,780 diese prinzipiell unendlich kleine Singularität, die, wo die gesamte Masse 640 00:41:49,780 --> 00:41:52,780 auf einen kleinen Punkt ist. Das widerspricht der Quantenmechanik. Es geht 641 00:41:52,780 --> 00:41:55,810 halt nicht. Da kann ich nicht unendlich viel Masse auf. Kann also nicht endlich 642 00:41:55,810 --> 00:41:58,660 jemand auf einen kleinen Punkt zusammentun mit einer unendlich hohen Masse Dichte? 643 00:41:58,660 --> 00:42:03,340 Das geht nicht. Die Relativitätstheorie passt da einfach nicht zusammen. Es gibt 644 00:42:03,340 --> 00:42:06,460 auch andere Dinge, die am Ereignishorizont passieren, die dann mit dieser Vernichtung 645 00:42:06,460 --> 00:42:10,240 von der Information zusammenhängen, die auch noch den Widerspruch zur 646 00:42:10,240 --> 00:42:14,440 Relativitätstheorie darstellen. Also Quantenmechanik darstellen. Und das wären 647 00:42:14,440 --> 00:42:17,350 so die Punkte, weswegen man dachte: Okay, vielleicht sehen wir an Schwarzen Löchern 648 00:42:17,350 --> 00:42:20,620 die ersten Widersprüche zur Relativitätstheorie. Die Tatsache, dass 649 00:42:20,620 --> 00:42:23,860 bis jetzt noch nicht geschehen ist, heißt nichts, weil wir einfach teilweise noch 650 00:42:23,860 --> 00:42:27,220 nicht genau genug messen können. Da könnte es in den nächsten Jahren oder Jahrzehnten 651 00:42:27,220 --> 00:42:30,359 tatsächlich dann was geben. Aber es ist im Wesentlichen immer die Quantenmechanik, 652 00:42:30,359 --> 00:42:32,170 die uns da reinfunkt. Herald: Ja, das bringe ich gleich zur 653 00:42:32,170 --> 00:42:36,460 nächsten Frage: Welche bahnbrechenden Erkenntnisse erhoffst du dir oder team ihr 654 00:42:36,460 --> 00:42:37,570 euch in den nächsten Jahren oder Jahrzehnten? 655 00:42:37,570 --> 00:42:40,970 Knispel: Genau das vielleicht an der Stelle, wie es euch gesagt hat. Team ist 656 00:42:40,970 --> 00:42:46,010 an der Stelle weltweite Gruppe von rund 1700 aktuell Forscherinnen und Forschern, 657 00:42:46,010 --> 00:42:48,950 die an den Detektoren, an der Datenanalyse, an allen möglichen Aspekten 658 00:42:49,850 --> 00:42:53,600 dieses, dieses, dieses Themas forschen. Generell geht es erst mal darum, dass wir 659 00:42:53,600 --> 00:42:56,000 jetzt sozusagen das weitermachen, was schon angesprochen hat Wir machen mehr 660 00:42:56,000 --> 00:42:59,660 Astronomie. Wir wollen aber auch Astronomie zusammen mit anderen Astronomen 661 00:42:59,660 --> 00:43:03,260 und Astronomen machen. Das, was jetzt an einem Fall gut gemacht haben, wo wir eben 662 00:43:03,260 --> 00:43:07,430 die Neutronenstern, etwas gesehen haben. Das wird regelmäßiger werden. Aber am Ende 663 00:43:07,430 --> 00:43:11,030 ist zum Beispiel ein großer Durchbruch. Wäre jetzt mit Einstein womöglich diese 664 00:43:11,030 --> 00:43:15,140 kontinuierlichen Gravitationswellen, also ein Neutronenstern, dann kein Hubble hat, 665 00:43:15,140 --> 00:43:19,100 den rotierend herum schleudert? Das wäre ein guter Hebel, um was über 666 00:43:19,100 --> 00:43:22,550 Neutronenstern zum Beispiel zu lernen. Und das wäre wirklich ein Durchbruch, weil man 667 00:43:22,550 --> 00:43:26,510 da eben noch nicht so viel weiß, oder eben wirklich gesehen in unser Signal. 668 00:43:26,510 --> 00:43:29,030 Irgendwelche Abweichungen, die, die sich nicht mit Allgemeine Relativitätstheorie 669 00:43:29,030 --> 00:43:32,750 erklären lassen. Und dann haben wir wirklich einen guten Ansatzpunkten. Hebel, 670 00:43:32,750 --> 00:43:36,140 von wo aus man sagen könnte Okay, vielleicht ist diese Version dann doch 671 00:43:36,140 --> 00:43:40,070 richtiger, oder diese Version, weil da kann man jetzt nur spekulieren und 672 00:43:40,070 --> 00:43:43,850 vielleicht hören wir, das wäre super geil, aber irgendwann aus der Frühzeit des 673 00:43:43,850 --> 00:43:47,870 Universums noch Signale, vielleicht eher mit Lisa oder so, mit diesem Weltraum 674 00:43:47,870 --> 00:43:52,400 detektor, wo wir das gewissermaßen den Nachhall des Urknalls sozusagen wahrnehmen 675 00:43:52,400 --> 00:43:55,910 können. Das wäre auch sehr spektakulär. Herald: Sehr gut, das wäre natürlich 676 00:43:55,910 --> 00:44:00,410 richtig. Ich habe tatsächlich eine letzte Frage, bevor wir in die extended Q&A 677 00:44:00,410 --> 00:44:03,830 gehen: Ich picke jetzt mal eine, sind doch sehr viele da. Tatsächlich. Und zwar 678 00:44:03,830 --> 00:44:06,380 Schwarze Löcher sind da nicht so häufig. Wie kann es dann passieren, dass ich zwei 679 00:44:06,380 --> 00:44:09,500 zufällig treffen? Knispel: Es ist richtig, die sind 680 00:44:09,500 --> 00:44:12,230 prinzipiell gibt es ja nicht so viele, aber die treffen sich nicht zufällig, 681 00:44:12,230 --> 00:44:14,960 sondern die sind schon vorher als Doppelstern System entstanden, als eine 682 00:44:14,960 --> 00:44:18,920 Möglichkeit das Bild entstehen vorher als Sternensystem und diese Sternensystem, da 683 00:44:18,920 --> 00:44:21,440 macht einer irgendwann Supernova wird zum schwarzen Loch, das andere macht Supernova 684 00:44:21,440 --> 00:44:23,870 wird zum schwarzen Loch. Oder es gibt Phasen, wo die sich gegenseitig 685 00:44:23,870 --> 00:44:26,150 überlappen, sodass am Ende zwei schwarze Löcher entstehen, die schon umeinander 686 00:44:26,150 --> 00:44:31,310 kreisen. Bin ich fertig? Das andere ist die Möglichkeit, dass die einzelnen 687 00:44:31,310 --> 00:44:35,510 schwarzen Löcher sind, die aber in sehr dichten Sternumgebungen rumlaufen, also 688 00:44:35,510 --> 00:44:39,560 z.B. sogenannten Kugelsternhaufen. Und da dann zum Beispiel ein schwarzes Loch mit 689 00:44:39,560 --> 00:44:42,740 einem Stern ist, kommt ein schwarzes Loch vorbei, kickt den einen Stern raus und 690 00:44:42,740 --> 00:44:45,920 dann habe ich auch ein Doppelstern System. Das sind auch Fragen, die wir anhand der 691 00:44:45,920 --> 00:44:48,770 Gravitationswellen bei der Verschmelzung beantworten können. Wie diese Systeme 692 00:44:48,770 --> 00:44:51,410 entstanden sind, können wir jetzt noch nicht, aber in Zukunft dann, wenn wir 693 00:44:51,410 --> 00:44:53,520 genauer messen. Herald: Okay, ich bin sehr gespannt, was 694 00:44:53,520 --> 00:44:56,910 für euch im nächsten Jahr noch rauskommt. Ich sage es vielen lieben Dank, alles 695 00:44:56,910 --> 00:44:59,880 Gute. Eine weitere Forschung und wie gesagt, ich möchte es gibt die Möglichkeit 696 00:44:59,880 --> 00:45:02,490 da selber was zu tun. Danke noch mal für eine Zeit. 697 00:45:02,490 --> 00:45:07,829 Knispel: Sehr gern. 698 00:45:07,829 --> 00:45:15,850 *rc3 Nachspannmusik. 699 00:45:15,850 --> 00:45:23,000 Untertitel erstellt von c3subtitles.de im Jahr 2022. Mach mit und hilf uns!