Der Nachweis des Gravitationslinseneffekts bei Gravitationswellen liegt noch weit weg

Illustration zweier verschmelzender Schwarzer Löcher und der dabei entstehenden Gravitationswellen. (Credits: Dana Berry / SkyWorks / NASA)
Illustration zweier verschmelzender Schwarzer Löcher und der dabei entstehenden Gravitationswellen. (Credits: Dana Berry / SkyWorks / NASA)

Gravitationswellenforscher, die nach “Linseneffekten” suchen, bei denen die schwächsten Gravitationswellensignale verstärkt werden, werden diese Nachweise wahrscheinlich nicht in naher Zukunft erbringen. Das zeigt eine neue Analyse von Wissenschaftlern der University of Birmingham.

Ein Team der School of Physics and Astronomy und des Institute for Gravitational Wave Astronomy hat aktuell verfügbare Gravitationswellendaten analysiert, um vorherzusagen, dass diese schwer nachweisbaren Signale mit den derzeit von der LIGO und Virgo Collaborationen betriebenen Instrumenten wahrscheinlich nicht registriert werden.

Die Existenz des Gravitationslinseneffekts wurde von Einstein vorhergesagt und ist ein bekanntes Phänomen in Bezug auf Lichtwellen: Licht, das von fernen Objekten im Universum emittiert wird, wird durch die Gravitationswirkung anderer massereicher Objekte wie Galaxien gekrümmt, wenn die Lichtquelle hinter ihnen vorbeizieht. Diese Verzerrung kann die Lichtquelle größer oder näher an der Erde erscheinen lassen, als sie tatsächlich ist.

Wissenschaftler sagen voraus, dass das gleiche für Gravitationswellensignale gelten wird, aber wir werden sie noch nicht finden. In einer Abhandlung in den Physical Review Letters sammelte das Team verfügbare Informationen zur Empfindlichkeit der aktuellen Observatorien und einem anderen Faktor (dem bislang unregistrierten Hintergrund), um die statistische Wahrscheinlichkeit für Gravitationswellenlinsenereignisse vorherzusagen.

Dieser Hintergrund besteht aus der möglicherweise riesigen Anzahl an Gravitationswellensignalen, die nur durch ihre statistische Wahrscheinlichkeit analysiert werden können, weil sie zu klein oder zu weit entfernt sind, um einzeln registriert zu werden. Die Forscher sagten voraus, dass die Beobachtungsteams mindestens einige tausend Gravitationswellensignale sammeln müssten, um eines zu registrieren, das von dem Linseneffekt erheblich beeinflusst wurde.

Der Hauptautor Dr. Riccardo Biscicchio erklärte: “Die Anzahl der vom LIGI/Virgo-Konsortium nachgewiesenen Gravitationswellenereignisse beträgt bereits mehrere Dutzend (wovon viele noch bestätigt werden müssen). Im Laufe der nächsten Jahre wird die Zahl in die Hunderte gehen. Wenn wir beginnen Gravitationswellenstatistiken zu sammeln, ist es wahrscheinlich, dass wir viele neue Phänomene sehen werden, also wird der Nachweis des Gravitationslinseneffekts im Prinzip wahrscheinlicher.”

“Im Allgemeinen sind diese Ereignisse allerdings besonders schwer zu identifizieren. Es ist sehr schwierig zu sagen, ob das Signal ein sehr weit entferntes Objekt ist, das durch den Gravitationslinseneffekt verstärkt wurde, oder ob es einfach näher liegt und deswegen leichter nachzuweisen war. Unsere Analyse besagt nicht nur, dass es momentan eine recht geringe Wahrscheinlichkeit für die Beobachtung dieses Phänomens mit aktuellen Instrumenten gibt. Sie sagt auch, dass existierende Nachweise, die für potenzielle Kandidaten gehalten wurden, wahrscheinlich keine Beispiele für den Gravitationslinseneffekt sind”, ergänzte er.

Quelle

(THK)

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