0:00:00.000,0:00:08.632
rc3 Vorspannmusik[br][Füller, bitte entfernen]
0:00:08.632,0:00:13.330
Herald: Wir haben unseren allerletzten[br]Astro-talk heute und nachdem wir jetzt
0:00:13.330,0:00:16.840
relativ viel über Bilder hatten, machen[br]wir das Ganze mit dem Universum erforschen
0:00:16.840,0:00:21.010
heute mal anders und zwar über Sound und[br]somit Gravitationswellen. Jemand der sich
0:00:21.010,0:00:24.910
damit wirklich gut auskennt ist der[br]Benjamin Knispel. Denn sein
0:00:24.910,0:00:27.490
Lieblingsstelle sind Neutronensterne und[br]er hat auch schon ein paar davon entdeckt
0:00:27.490,0:00:32.860
und er hat auch im Bereich Pulsaren und[br]Gravitationswellen geforscht. Ich würde
0:00:32.860,0:00:36.370
sagen, du bist der, der bestenfalls sagen[br]kann, wie man so was genau macht.
0:00:36.370,0:00:38.040
Benjamin, wir sind mega gespannt.[br][Füller, bitte entfernen]
0:00:38.040,0:00:42.760
Benjamin: Alles klar? Vielen Dank für die[br]nette Einführung. Moin hier aus dem Norden
0:00:42.760,0:00:48.220
von Hannover, wo ich euch einen Überblick[br]geben will über Astronomie mit
0:00:48.220,0:00:51.880
Gravitationswellen. Wer das Abstract[br]gelesen hat weiß. Das ist ein ganz
0:00:51.880,0:00:57.460
aktuelles Thema. Das ging so richtig vor[br]ungefähr 6 Jahren los. Bis dahin hat man
0:00:57.460,0:01:02.140
eben Astronomie nur mit, nur in[br]Anführungszeichen, mit Teleskopen machen
0:01:02.140,0:01:05.680
können. Das bedeutet, man hat ins Weltall[br]geschaut, elektromagnetische Wellen
0:01:05.680,0:01:10.000
aufgefangen, mit speziellen Observatorien[br]Teilchen aufgefangen. Aber es war am Ende
0:01:10.000,0:01:14.350
alles wie ein Stummfilm sozusagen. Und das[br]was die Gravitationswellen jetzt machen,
0:01:14.350,0:01:18.910
ist diesem Stummfilm in bestimmten[br]Bereichen Sound hinzuzufügen oder aber
0:01:18.910,0:01:23.770
auch uns Sound zu geben, wo wir gar nicht[br]sehen können. Das, was man damit machen
0:01:23.770,0:01:27.790
kann, das möchte ich jetzt ein bisschen[br]erklären und näher bringen, wie unsere
0:01:27.790,0:01:32.260
Instrumente funktionieren und was wir dann[br]damit über das Universum lernen können.
0:01:32.260,0:01:35.260
Wenn es um Gravitationswellen geht, werden[br]sich wahrscheinlich viele erst mal die
0:01:35.260,0:01:38.710
Frage stellen, ob Gravitationswellen[br]vielleicht schon mal gehört. Aber was ist
0:01:38.710,0:01:42.250
denn das genau? Und das ist natürlich ein[br]entscheidender Punkt ist man das am Anfang
0:01:42.250,0:01:46.780
richtig versteht. Grundsätzlich sind[br]Gravitationswellen Schwingungen von Raum
0:01:46.780,0:01:51.700
und Zeit und eine Konsequenz aus der[br]Allgemeinen Relativitätstheorie. Und man
0:01:51.700,0:01:55.540
kann Relativitätstheorie jetzt ganz kurz[br]tatsächlich mit Lebensmitteln, mit einem
0:01:55.540,0:02:00.130
Apfel und einem Wackelpudding hier[br]erklären. Natürlich nur der grüne leckere
0:02:00.130,0:02:05.680
Wackelpudding, die anderen sind ja nicht[br]so gut. Und das, was wir aus Einsteins
0:02:05.680,0:02:11.110
Allgemeine Relativitätstheorie, dass die[br]von 1915 lernen, ist, dass Raum und Zeit
0:02:11.110,0:02:16.900
sich ein bisschen wie dieser Wackelpudding[br]verhalten, also Raum und Zeit, die man so
0:02:16.900,0:02:22.390
im Alltag ja als statische Sachen erfährt,[br]sozusagen. Der Raum scheint immer gleich
0:02:22.390,0:02:26.500
zu sein, ist im großen Maßstab und auch[br]wenn man ganz genau hinguckt, eben nicht
0:02:26.500,0:02:29.410
so und das verrät uns Einstein 1915 mit[br]seiner Allgemeinen Relativitätstheorie,
0:02:29.410,0:02:34.330
die sagt: Zum einen müssen wir Raum und[br]Zeit gemeinsam betrachten zu einer
0:02:34.330,0:02:37.540
vierdimensionalen Raumzeit, kann ich mir[br]nicht vorstellen. Ist okay, wenn ihr euch
0:02:37.540,0:02:40.960
das nicht vorstellen könnt. Aber man kann[br]das in drei Dimensionen sich so ein
0:02:40.960,0:02:44.590
bisschen wie so ein Wackelpudding[br]vorstellen. Denn was Einstein sagt, ist
0:02:44.590,0:02:49.300
Raum und Zeit. Oder diese Raumzeit, die[br]verändert sich in der Anwesenheit von
0:02:49.300,0:02:52.570
Massen. Unseren Wackelpudding ist das[br]relativ offensichtlich. Wenn ich einen
0:02:52.570,0:02:57.820
Apfel rein packe, verändert sich die Form,[br]die Geometrie, dieses Wackelpudding rund
0:02:57.820,0:03:01.690
um den Apfel. Und genau das ist das, was[br]auch in Einsteins Relativitätstheorie
0:03:01.690,0:03:07.060
passiert. Massen verändern Raum und Zeit[br]um sich herum oder mathematisch
0:03:07.060,0:03:11.980
physikalisch gesprochen. Sie verändern die[br]Geometrie der Raumzeit. Das bedeutet, der
0:03:11.980,0:03:15.850
Raum und die Zeit werden gekrümmt. In[br]Wackelpudding ist das relativ
0:03:15.850,0:03:20.920
offensichtlich, dass da irgendwas gekrümmt[br]wird. Das, was wir als Konsequenz
0:03:20.920,0:03:24.370
wahrnehmen, ist das, was wir bisher[br]Schwerkraft genannt haben. Denn alles
0:03:24.370,0:03:28.330
folgt immer dem kürzesten Weg in einer[br]Raumzeit. Und wenn die Geometrie sich
0:03:28.330,0:03:32.170
verändert hat, dann ist der kürzeste Weg[br]ein anderer. Und Objekte beschreiben
0:03:32.170,0:03:36.160
andere Wege, wenn Massen da sind, als wenn[br]keine Massen da sind. Das ist einfach
0:03:36.160,0:03:40.450
statisch. Schwerkraft bei Einstein ganz[br]grob umrissen. Was aber auch noch
0:03:40.450,0:03:43.900
rauskommt und das verrät uns Einstein,[br]dann ist das, wenn Massen sich
0:03:43.900,0:03:47.590
beschleunigt bewegen, also anfangen zu[br]wackeln. Dass dann die Raumzeit selber
0:03:47.590,0:03:51.670
auch wackeln kann, so wie dieser[br]Wackelpudding das tut. Das bedeutet, wenn
0:03:51.670,0:03:55.390
sich Massen beschleunigt bewegen, wie eben[br]in dem Video der Apfel fängt die gesamte
0:03:55.390,0:03:59.440
Raumzeit an zu schwingen. Diese[br]Schwingungen breiten sich mit
0:03:59.440,0:04:03.400
Lichtgeschwindigkeit als Wellen durch Raum[br]und Zeit aus. Die nennen wir dann
0:04:03.400,0:04:07.240
Gravitationswellen. Und diese[br]Gravitationswellen bieten uns einen neuen
0:04:07.240,0:04:11.080
Sinn zur Wahrnehmung des Universums. Die[br]sind, wie wir dann sehen werden, so ein
0:04:11.080,0:04:14.710
bisschen wie das Hören des Universums. So[br]wie Schall Schwingungen in der Luft sind,
0:04:14.710,0:04:18.730
sind Gravitationswellen Schwingungen von[br]Raum und Zeit, ausgelöst durch sich
0:04:18.730,0:04:22.810
beschleunigt bewegende Objekte. Das tun[br]sie. Dieses Ausbreiten tun sie wie gesagt
0:04:22.810,0:04:26.410
mit Lichtgeschwindigkeit. Und das[br]Wichtigste ist, dass diese Schwingungen
0:04:26.410,0:04:30.850
Raum und Zeit, das All im Grunde genommen[br]fast ungehindert durchläuft und von allen
0:04:30.850,0:04:35.200
massereichen Objekten erzeugt wird. Das[br]bedeutet, wenn irgendeine Masse sich
0:04:35.200,0:04:39.358
beschleunigt bewegt werden, gleich sehen.[br]Das da reicht nicht jede kleine Masse aus,
0:04:39.358,0:04:42.340
sondern die muss schon relativ groß sein,[br]um etwas messbar zu erzeugen. Aber wenn
0:04:42.340,0:04:45.730
sich diese Masse beschleunigt bewegt,[br]erzeugt sie Fdiese Gravitationswellen, die
0:04:45.730,0:04:49.420
Raum und Zeit in Schwingung versetzen. Und[br]die kommen dann im Grunde genommen
0:04:49.420,0:04:53.170
ungehindert alles durchlaufen bei uns an.[br]Also wir können auch Gravitationswellen
0:04:53.170,0:04:57.160
von unten durch die Erde wahrnehmen und[br]müssen nicht wie mit einem Teleskop klaren
0:04:57.160,0:05:00.550
Himmel haben. Es ist völlig egal, was dein[br]Weg ist, nicht nur hier vor Ort, sondern
0:05:00.550,0:05:04.420
auch im All. Und das bedeutet natürlich,[br]wir können viel mehr wahrnehmen, wenn es
0:05:04.420,0:05:07.300
denn Gravitationswellen erzeugt, weil es[br]egal ist, ob da irgendetwas absorbierendes
0:05:07.300,0:05:12.100
im Weg ist. Ich habe es schon gesagt,[br]beschleunigte Massen. Es ist zwar im
0:05:12.100,0:05:15.550
allgemeinen richtig, dass ich auch mit[br]meiner Schütteln den Faust irgendwie
0:05:15.550,0:05:18.760
Gravitationswellen theoretisch erzeugen[br]kann, aber in der Praxis ausreichend
0:05:18.760,0:05:21.730
starke Signale gibt es nur von schweren[br]Dingen, die sich wirklich schnell bewegen.
0:05:21.730,0:05:25.270
Deswegen ganz kurzer Überblick Was sind[br]denn die Quellen von Gravitationswellen,
0:05:25.270,0:05:31.990
die wir sehen und erwarten können? Das[br]eine sind paar schwarze Löcher. Wer jetzt
0:05:31.990,0:05:34.750
noch nicht weiß, was ein schwarzes Loch[br]ist, ich sage da gleich was dazu. Am Ende
0:05:34.750,0:05:38.710
ein sehr kompaktes, sehr kleines,[br]massereichen Objekt. Und wenn wir zwei von
0:05:38.710,0:05:41.440
denen haben, dann können die sich[br]umkreisen und wenn sie sich umkreisen,
0:05:41.440,0:05:46.330
beschleunigt, bewegen sich beschleunigt[br]und erzeugen Gravitationswellen. Es kann
0:05:46.330,0:05:50.020
auch ein paar von zwei Neutronenstern[br]sein. Auch hier kommt gleich noch was in
0:05:50.020,0:05:54.400
Neutronensterne. Andere kompakte Objekte.[br]Diese Paare können sich auch umrunden.
0:05:54.400,0:05:57.970
Dabei Gravitationswellen abgeben kann auch[br]eine Kombination aus beiden geben ein
0:05:57.970,0:06:01.180
schwarzes Loch und Neutronenstern, die[br]einander umrunden. Auch das gibt
0:06:01.180,0:06:05.380
Gravitationswellen. Alle diese drei in der[br]oberen Zeile. Diese Arten von
0:06:05.380,0:06:09.580
Gravitationswellen Quellen haben wir[br]bereits beobachtet. Was wir uns noch
0:06:09.580,0:06:14.530
erhoffen, sind einzelne Neutronensterne,[br]die nicht ganz rund sind, aber um die
0:06:14.530,0:06:19.450
eigene Achse rotieren. Oder aber[br]explodierende Sterne, sogenannte Supernova
0:06:19.450,0:06:23.320
Explosionen in unserer Galaxie. Das sind[br]so Dinge, wo wir wissen, das gibt
0:06:23.320,0:06:26.290
Gravitationswellen ab. Wir haben sie[br]bisher nur noch nicht gesehen. Vielleicht
0:06:26.290,0:06:30.250
weil die zu selten sind, als dass wir sie[br]regelmäßig wahrnehmen können. Und dann
0:06:30.250,0:06:34.180
gibt es ja noch die drei Fragezeichen. Es[br]kann natürlich sein, dass es noch andere
0:06:34.180,0:06:37.690
Quellen gibt, von denen wir bisher gar[br]keine Ahnung haben. Und das wäre so das
0:06:37.690,0:06:40.990
eigentlich richtig Coole, wenn wir[br]irgendwann ein Signal sehen. Wir wissen
0:06:40.990,0:06:44.380
Okay, das ist echt, das haben wir gesehen,[br]aber keine Ahnung, was es ist. Das ist
0:06:44.380,0:06:48.160
immer der Fall, wenn man Wissenschaft[br]wirklich spannend wird. Jetzt, wie
0:06:48.160,0:06:52.360
versprochen, kurz zu diesen Hauptakteuren[br]die, die uns durch den Vortrag begleiten,
0:06:52.360,0:06:57.550
also die Dinge, die wir gesehen haben. Das[br]eine sind Neutronensterne, Neutronensterne
0:06:57.550,0:07:01.540
und Schwarze Löcher entstehen in diesen[br]eben schon erwähnten Sternexplosionen.
0:07:01.540,0:07:05.740
Wenn Sterne, die schwerer sind als unsere[br]Sonne, am Ende ihres Lebens in ihrem
0:07:05.740,0:07:08.950
Kernbereich in sich zusammenbrechen, die[br]bilden dann so einen schweren Kern aus
0:07:08.950,0:07:12.400
Eisen aus. Und dieser Kern wird irgendwann[br]so schwer, dass die Materie nicht mehr
0:07:12.400,0:07:16.060
stabil aufrecht erhalten wird. Dann bricht[br]die zusammen. Wenn es hinreichend leicht
0:07:16.060,0:07:19.630
ist, kommt ein Neutronenstern raus. Den[br]sieht man hier in der künstlerischen
0:07:19.630,0:07:24.040
Darstellung. Dann ist diese blau weiße[br]Kugel da, im echten Größenvergleich mit
0:07:24.040,0:07:28.030
Hannover. Zum Glück ist da nicht echten[br]Neutronenstern, denn wenn das der Fall
0:07:28.030,0:07:31.450
wäre, dann wäre die Erde so nicht mehr da.[br]Denn dieser kleine Neutronenstern, der
0:07:31.450,0:07:35.410
ungefähr so groß ist wie Hannover, sieht[br]man in Satellitenbild, ist ungefähr 1,5
0:07:35.410,0:07:38.770
mal so schwer wie unsere Sonne, manche[br]auch zweimal so schwer. Also wirklich
0:07:38.770,0:07:42.400
richtig viel Masse, aber auf sehr kleinem[br]Raum, denn das Ding hat gerade mal 20
0:07:42.400,0:07:46.780
Kilometer Durchmesser. Bedeutet Die Dichte[br]von diesen Neutronenstern ist im Grunde
0:07:46.780,0:07:50.950
genommen die Dichte eines Atomkerne, dass[br]Materie, in der der ganze Leerraum in den
0:07:50.950,0:07:54.880
Atomen weggepackt ist, weg gequetscht ist[br]sozusagen. Das passiert, wenn der Stern
0:07:54.880,0:07:58.360
Kern zusammenbricht. Und einzelne von[br]diesen Neutronenstern wissen wir, gibt es.
0:07:58.360,0:08:01.990
Die drehen sich bis zu 700 Mal pro[br]Sekunde. Das ist also deutlich schneller
0:08:01.990,0:08:06.910
als der übliche Standmixer in der Küche.[br]Deswegen, weil das so extreme Objekte
0:08:06.910,0:08:09.940
sind, die zusätzlich auch noch krasse[br]Magnetfelder haben, sind das so mit meine
0:08:09.940,0:08:14.410
Lieblingsobjekte, meine Lieblingssterne,[br]weil die eben Materie unter ganz extremen
0:08:14.410,0:08:19.810
Bedingungen haben und dass unser Universum[br]das Universum uns der Dinge liefert, die
0:08:19.810,0:08:25.630
wir praktisch nicht im Labor erzeugen[br]können. Wenn dieser Neutronenstern ist an
0:08:25.630,0:08:28.990
sich stabil. Wenn jetzt aber noch mehr[br]Materie wieder drauf fällt von dem
0:08:28.990,0:08:33.520
zusammenbrechenden Stern, dann ist da auch[br]nicht mehr genug. Sozusagen physikalischer
0:08:33.520,0:08:37.750
Druck von innen ausbaubar, dass das ganze[br]zu einem schwarzen Loch zusammenfällt und
0:08:37.750,0:08:40.600
die Materie letztendlich der[br]Relativitätstheorie nach auf einen
0:08:40.600,0:08:44.410
unendlich kleinen Punkt zusammenschrumpft.[br]Die so unendlich kleiner Punkt ist die
0:08:44.410,0:08:48.430
Singularität in der Mitte dieses ganz[br]einfachen Schwarzen Lochs, das ich jetzt
0:08:48.430,0:08:53.440
hier nicht drehen soll. So ein schwarzes[br]Loch hat wenig Eigenschaften, das hat die
0:08:53.440,0:08:57.160
Masse in einem Punkt. Dann gibt es einen[br]sogenannten Ereignishorizont. Das ist die
0:08:57.160,0:09:01.150
Distanz, ab der ich nicht mehr entkommen[br]kann, ab der ich im Prinzip schneller als
0:09:01.150,0:09:05.710
mit Lichtgeschwindigkeit wegfliegen[br]müsste. Den Ereignishorizont unterteilt
0:09:05.710,0:09:09.400
das Universum in zwei Bereiche. Es gibt[br]jenseits des Ereignishorizont aus unserer
0:09:09.400,0:09:12.820
Sicht von außen und diesseits. Und sobald[br]ich jenseits bin, komme ich nicht mehr
0:09:12.820,0:09:17.710
raus. Deswegen Schwarzes Loch, weil alles,[br]was da reinfällt, darin verschwindet. So
0:09:17.710,0:09:20.890
ein schwarzes Loch hat im Prinzip eine[br]Größe, die kann man mit diesen sogenannten
0:09:20.890,0:09:24.400
Schwarzschild Radius angeben. Das ist eine[br]von den zwei Formeln, die hier vorkommt.
0:09:24.400,0:09:27.910
Da sind Konstanten drin. Dieses R der[br]Schwarzschild Radius bestimmt sich
0:09:27.910,0:09:31.630
letztendlich aus Gravitationskonstante.[br]Das ist das große G der
0:09:31.630,0:09:35.320
Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat unten und[br]M mit der Masse des Schwarzen Lochs. Also
0:09:35.320,0:09:39.520
je schwerer das schwarze Loch, desto[br]größer. Schwarze Löcher sind aber extrem
0:09:39.520,0:09:43.360
langweilig. Die haben genau drei[br]Eigenschaften: Sie haben eine Masse. Ja,
0:09:43.360,0:09:46.540
wenn ich die Masse kenne, dann weiß ich[br]schon sehr viel über das schwarze Loch.
0:09:46.540,0:09:50.530
Die haben einen Drehimpuls, was man als[br]Spin bezeichnet. Also die können rotieren
0:09:50.530,0:09:54.640
um die eigene Achse, weil die einfallende[br]Materie auch rotieren kann. Und die haben
0:09:54.640,0:09:58.540
theoretisch noch eine elektrische Ladung,[br]die aber in der Natur nicht vorkommt, weil
0:09:58.540,0:10:02.740
der Stern insgesamt zusammenbricht,[br]elektrisch neutral ist. Das bedeutet,
0:10:02.740,0:10:06.100
schwarze Löcher sind wirklich langweilige[br]Dinge. Da brauche ich ein paar Zahlen,
0:10:06.100,0:10:09.760
Masse und den Drehimpuls. Das sind drei[br]Zahlen, wenn ich will. Um die Ausrichtung
0:10:09.760,0:10:12.790
zu haben und dann kenne ich das schwarze[br]Loch. Das wird, egal ob es ein schwarzes
0:10:12.790,0:10:16.210
Loch einfalle, einfallen lasse, am Ende[br]kommen gleich das ganze Ding durch ein
0:10:16.210,0:10:20.560
paar Zeilen schreiben. Das sind die[br]Objekte, die wir beobachten können und die
0:10:20.560,0:10:24.250
wir mit Gravitationswellen dann, das[br]erkläre ich gleich, noch auch ausmessen
0:10:24.250,0:10:27.730
können und etwas über sie erfahren können.[br]Das ist das Besondere, denn Schwarze
0:10:27.730,0:10:31.480
Löcher sind schwarz. Kann ich nicht sehen.[br]Das bedeutet, ich habe wenig
0:10:31.480,0:10:36.850
Möglichkeiten, die zu beobachten, außer[br]mit Gravitationswellen. Und die
0:10:36.850,0:10:41.380
Neutronensterne sind, wie man gesehen[br]haben, sehr, sehr klein. Und selbst wenn
0:10:41.380,0:10:43.840
die heiß sind, leuchten die nicht[br]besonders hell. Das bedeutet, ich sehe
0:10:43.840,0:10:47.920
unter Umständen nicht sehr viele und kann[br]die dann auch nicht genau erforschen in
0:10:47.920,0:10:52.030
ihren einzelnen Eigenschaften der Materie.[br]Das kann ich mit Gravitationswellen auch
0:10:52.030,0:10:56.110
tun. Jetzt aber zurück zu den[br]Gravitationswellen und unserem zitternden
0:10:56.110,0:10:59.410
Wackelpudding. Wie messe ich das denn[br]eigentlich? Was sind denn jetzt wirklich
0:10:59.410,0:11:02.260
die Effekte? Offensichtlich ist die[br]Raumzeit nicht Wackelpudding in
0:11:02.260,0:11:08.050
Waldmeister Geschmack, sondern[br]physikalische Eigenschaft, an der ich
0:11:08.050,0:11:10.910
tatsächlich etwas festmachen kann. Da[br]können wir uns übertrieben angucken, was
0:11:10.910,0:11:15.470
Gravitationswellen machen. Stellen uns[br]vor, wir sind irgendwo in der
0:11:15.470,0:11:20.720
Schwerelosigkeit im freien Fall. Dann[br]können wir aus kleinen Massen so ein Kreis
0:11:20.720,0:11:25.850
vor uns setzen. Der schwebt dann, wenn wir[br]nichts machen, idealerweise lange in
0:11:25.850,0:11:29.480
dieser Kreisbahn vor sich hin. Wenn jetzt[br]eine Gravitationswelle kommt und von
0:11:29.480,0:11:33.020
hinten oder von vorne senkrecht durch[br]diesen Ring läuft, also jetzt hier
0:11:33.020,0:11:36.830
senkrecht aus dem Schirm oder einen Schirm[br]rein, dann dehnt und staut diese
0:11:36.830,0:11:40.250
Gravitationswellen den Raum senkrecht zu[br]der Ausbreitung Richtung extrem
0:11:40.250,0:11:43.760
übertrieben dargestellt, so wie man das[br]hier sieht. Das bedeutet, der Raum wird
0:11:43.760,0:11:47.370
immer in der Waagerechten zusammengedrückt[br]und gleichzeitig in der Senkrechten
0:11:47.370,0:11:50.624
gestreckt und in der nächsten halben Welle[br]andersrum. Das ist der Effekt, den
0:11:50.624,0:11:54.516
Gravitationswellen haben und das ist der[br]messbare Effekt, den ich versuchen muss,
0:11:54.516,0:11:57.938
irgendwie wahrzunehmen. Das sind[br]Längenänderung. Es ist jetzt hier extrem
0:11:57.938,0:12:02.413
übertrieben dargestellt. Wenn wir so durch[br]geknetet werden würden, würden wir es ja
0:12:02.413,0:12:06.314
merken. Grundsätzlich gilt: Diese[br]Längenänderung, die wir messen, ist ein
0:12:06.314,0:12:10.544
relativer Effekt, weil der Raum selber[br]gedehnt und gestaucht wird. Bedeutet, wenn
0:12:10.544,0:12:14.975
ich etwas größeres betrachte, dann wird[br]natürlich auch die Längenänderung am Ende
0:12:14.975,0:12:18.988
größer oder kleiner. Ich kann es immer in[br]Prozent angeben, wobei sich herausstellt,
0:12:18.988,0:12:23.315
dass Prozent oder Promille hier nicht eine[br]gute Größenordnung, Einheit ist. Denn die
0:12:23.315,0:12:27.497
relative Längenänderung bei den stärksten[br]Gravitationswellen, die wir aus dem
0:12:27.497,0:12:31.550
Weltall erwarten können, ist bei zehn hoch[br]minus 21, also von einer Länge ein
0:12:31.550,0:12:35.682
Tausendstel, davon ein Milliardstel und[br]von diesen tausendsten Milliadstel noch
0:12:35.682,0:12:39.661
mal Milliardstel. Klingt unvorstellbar[br]klein, ist es auch. Bedeutet nämlich, dass
0:12:39.661,0:12:44.030
die Bahn der Erde sich um den Durchmesser[br]eines einzelnen Atoms ändert. Das ist die
0:12:44.030,0:12:47.551
Bahn der Erde um die Sonne. Ich muss also[br]im Prinzip, um Gravitationswellen zu
0:12:47.551,0:12:51.264
messen, den Abstand zwischen Erde und[br]Sonne auf ein Atom genau bestimmen, was
0:12:51.264,0:12:55.032
offensichtlich nicht geht. Grundsätzlich,[br]was da drin steckt in diesen
0:12:55.032,0:12:58.385
Gravitationswellen, wenn man die[br]ausrechnen will, konkret, dann ist das
0:12:58.385,0:13:02.840
rechts. In dieser Formel sieht man eine[br]zweite Zeitableitung. Das ist dieses D2
0:13:02.840,0:13:07.006
nach dem Quadrat. Das quadrat ist das[br]Quadrat Pol. Moment der Massenfertigung.
0:13:07.006,0:13:11.058
Davor stehen jede Menge Zahlen, Konstanten[br]und das, was die Gravitationswellen am
0:13:11.058,0:13:15.588
Ende so klein macht, ist dieses Eins durch[br]Lichtgeschwindigkeit, eins durch C hoch
0:13:15.588,0:13:20.012
vier. Was da steht das gleiche. Egal was[br]ich rechts habe, ich kann das immer durch
0:13:20.012,0:13:24.150
Lichtgeschwindigkeit hoch 4, da wird alles[br]was da drin steht unglaublich klein. Und
0:13:24.150,0:13:28.020
am Ende liegt es daran, dass ich das die[br]Raumzeit, die ich versuche in Schwingung
0:13:28.020,0:13:31.173
zu versetzen, dass die unglaublich steif[br]ist, letztendlich mit unglaublich viel
0:13:31.173,0:13:34.359
Energie reinkommen muss, damit tatsächlich[br]sich da irgendwas bewegt. Und es ändert
0:13:34.359,0:13:38.427
sich auch noch mit dem Abstand. Je weiter[br]ich weg bin, desto schwächer ist es.
0:13:38.427,0:13:41.886
Nichtsdestotrotz gibt es Instrumente, die[br]können diese winzigen Längenänderung
0:13:41.886,0:13:45.073
messen und das können wir uns hier einmal[br]anschauen. Das sind sogenannte
0:13:45.073,0:13:49.489
Laserinterferometer. Prinzip ist ganz[br]einfach. Ich habe ein Laser und strahle
0:13:49.489,0:13:53.437
von dem Licht auf einen Strahlteiler. Das[br]wird jetzt in zwei sogenannte Arme
0:13:53.437,0:13:57.702
aufgeteilt, durchläuft lange Strecken,[br]wird dort zurück reflektiert, trifft sich
0:13:57.702,0:14:01.558
wieder am Strahlteiler und wird dort[br]überlagert. Und je nachdem, wie diese
0:14:01.558,0:14:05.061
beiden Wellen zusammenkommen, heben sie[br]sich entweder jetzt perfekt auf ihre
0:14:05.061,0:14:08.793
elektrischen Felder und es kommt kein[br]Licht heraus. Wenn jetzt aber eine
0:14:08.793,0:14:12.965
Gravitationswelle kommt, führt die eben zu[br]einem Dehnen und Stauchen der Arme, genau
0:14:12.965,0:14:15.636
so wie ich das gezeigt habe. Und hier in[br]der vereinfachten Version ist es
0:14:15.636,0:14:19.000
dargestellt, als würden sich die Spiegel[br]bewegen. Und das hat zur Folge, dass sie
0:14:19.000,0:14:22.926
am Ausgang des Detektors die Wellen[br]zueinander verschieben und die Helligkeit
0:14:22.926,0:14:26.682
sich ändert. Das bedeutet so ein Laser-[br]Interferometer übersetzt mir
0:14:26.682,0:14:31.946
Gravitationswellen in Helligkeitsänderung,[br]die ich elektronisch aufzeichnen kann,
0:14:31.946,0:14:36.627
beispielsweise. Von diesen[br]Laserinterferometer gibt es derzeit auf
0:14:36.627,0:14:41.220
der Welt 5 Stück, die im Prinzip in[br]Betrieb sind. Hier sieht man Bilder von 4.
0:14:41.220,0:14:45.199
Es gibt noch einen unterirdischen Detektor[br]Kagra, von dem man ganz offensichtlich
0:14:45.199,0:14:49.025
kein so einfaches Bild zeigen kann. Die[br]haben alle im Prinzip denselben Aufbau.
0:14:49.025,0:14:54.037
Das ist so ein großes L in der Landschaft,[br]das eben diese Laserlaufstrecken, die ich
0:14:54.037,0:14:58.575
eben gezeigt habe, beherbergt. Das uns[br]nächstgelegene sozusagen ist. Also ich
0:14:58.575,0:15:01.336
weiß es nicht, wo ihr alle sitzt, aber[br]wenn man in Deutschland ist, das
0:15:01.336,0:15:04.703
nächstgelegene ist in der Regel GEO 600,[br]das ist das von unserem Institut zusammen
0:15:04.703,0:15:09.098
mit britischen Partnern betriebene[br]Gravitationswellen Observatorium südlich
0:15:09.098,0:15:13.024
von Hannover. Da ist der Fokus auf[br]Technologieentwicklung, weil es immer der
0:15:13.024,0:15:17.355
kleinste Detektor von allen gewesen ist,[br]denn da sind die Strecken nur 1,2 km lang.
0:15:17.355,0:15:22.366
Der nächst größere Detektor Kagra befindet[br]sich in der Nähe von Pisa in Italien. Da
0:15:22.366,0:15:26.077
sind das 3 km lange Läsermessstrecken und[br]ihr erinnert euch, je größer desto
0:15:26.077,0:15:29.929
empfindlicher kann ich messen, weil meine[br]Längenänderung am Ende größer wird. Kagra
0:15:29.929,0:15:34.100
hat auch 3 km lange mehr Strecken. Das[br]befindet sich in Japan und die beiden
0:15:34.100,0:15:37.680
größten Detektoren sind die[br]Lagendetektoren in Herford und in
0:15:37.680,0:15:42.324
Livingston, die 4 km lange Lasern[br]messstrecken. Um kurz eine Idee davon zu
0:15:42.324,0:15:46.696
geben, was die messen müssen. Die relative[br]Längenänderung wir erinnern uns, ist
0:15:46.696,0:15:50.467
maximal 10 noch mehr als 23 schwächer geht[br]immer, wenn es geringere Massen sind, wenn
0:15:50.467,0:15:54.420
es weiter weg ist, oder? Jetzt habe ich[br]eine 1000 grob 1000 Meter lange Strecke.
0:15:54.420,0:15:58.841
Das bedeutet absolute Längenänderung ist[br]10 hoch minus 18 Meter. Das ist der
0:15:58.841,0:16:03.125
tausendste Teil eines[br]Atomkerndurchmessers. ganz grob. Würde ich
0:16:03.125,0:16:07.669
muss so winzige Änderung messen, aber mit[br]diversen technischen Kniffen, die man sich
0:16:07.669,0:16:11.205
nicht alle angucken wollen, können wir[br]gerne in den Fragen darauf eingehen oder
0:16:11.205,0:16:14.739
eine extended Session am Ende haben. Die[br]erreicht man eine noch viel höhere
0:16:14.739,0:16:20.082
Messgenauigkeit und kann es tatsächlich[br]nachweisen. Am Ende sind diese Detektoren
0:16:20.082,0:16:26.163
empfindlich für Gravitationswellen mit[br]Frequenzen im Audio Bereich. Das bedeutet
0:16:26.163,0:16:31.540
aber, wenn ich Schwingungen der Raumzeit[br]im Audio Bereich messen kann, dann kann
0:16:31.540,0:16:35.914
ich natürlich das ganze als Mikrofon für[br]Gravitationswellen betrachten. Das
0:16:35.914,0:16:40.371
bedeutet, ich kann dann eben wirklich[br]Dinge hören, die im Weltall passieren und
0:16:40.371,0:16:44.951
im wahrsten Sinne des Wortes das blöde.[br]Ich kann das Ausgangssignal im Prinzip
0:16:44.951,0:16:50.288
wirklich irgendwo drauflegen und anhören,[br]was dann dabei rauskommt. Diese Detektoren
0:16:50.288,0:16:55.970
lauschen ins All. Sie tun das auch sehr[br]empfindlich. Hier ist nur ein Beispiel.
0:16:55.970,0:17:00.266
Das was man hier sieht, sind Spectra, das[br]Hintergrundrauschen, das in diesen
0:17:00.266,0:17:04.546
Detektoren anliegt und zwar in der letzten[br]gemeinsamen großen Messkampagne, die 2020
0:17:04.546,0:17:09.572
dann auch durch die Pandemie vorzeitig[br]beendet wurde. Was man sieht hier auf der
0:17:09.572,0:17:13.138
Querachse ist die Frequenz der[br]Gravitationswellen, die man versucht zu
0:17:13.138,0:17:17.219
messen. In der logarithmischen Skala links[br]10 Hertz, rechts 6 kHz, glaube ich. Das
0:17:17.219,0:17:22.239
bedeutet ist so ein guter Teil des Audio[br]Spektrums. Man sieht verschiedenfarbige
0:17:22.239,0:17:26.151
Kurven für jeden Detektor einen. Wir[br]gucken uns einfach die blaue und die rote
0:17:26.151,0:17:29.713
an, weil das die am weitesten unten[br]liegende sind. Und auf der hoch Achse
0:17:29.713,0:17:33.902
sieht man die Empfindlichkeit verglichen[br]mit einer Gravitationswelle, einer
0:17:33.902,0:17:37.536
bestimmten Stärke sozusagen. Je tiefer[br]diese Kurven liegen, desto geringer ist
0:17:37.536,0:17:41.505
das Hintergrundrauschen. Das kommt aus[br]fundamentalen physikalischen Instrumenten
0:17:41.505,0:17:45.245
Quellen und das Ziel ist es am Ende diese[br]Empfindlichkeit Kurve so weit runter zu
0:17:45.245,0:17:48.437
drücken, dass sich mehr Gravitationswellen[br]messen kann. Und die beiden am tiefsten
0:17:48.437,0:17:52.435
liegenden sind die von den beiden größten[br]Detektoren von den gleichen Livingston,
0:17:52.435,0:17:56.100
die rot und die blaue Kurve und die[br]stärksten Gravitationswellen, die wir
0:17:56.100,0:18:00.665
erwarten können, die wären so ganz grob[br]auf der Höhe dieser grünen Quer Linie bei
0:18:00.665,0:18:04.328
diesen zehn hoch minus 21 und die[br]Frequenzen sind typischerweise so im
0:18:04.328,0:18:07.699
mittleren Frequenzbereich, also irgendwas[br]zwischen 100 und 1000 Hertz. Und da sieht
0:18:07.699,0:18:11.152
man zwischen einem Signal, das diese[br]Stärke hat und dem Rauschen darunter ist,
0:18:11.152,0:18:15.009
ein deutlicher Abstand. Das bedeutet das[br]Signal zu Rausch, Verhältnis oder Signal-
0:18:15.009,0:18:18.120
Rausch Abstand ist bei den[br]Längendetektoren so hoch, dass man diese
0:18:18.120,0:18:22.488
Signale auf jeden Fall sehr, sehr laut[br]sozusagen messen kann. Und das tun wir.
0:18:22.488,0:18:26.344
Üblicherweise so, dass mehrere[br]Messkampagnen hintereinander, die
0:18:26.344,0:18:30.071
teilweise von Umbau, Pausen, kurzen[br]Pausen, aber wie auch jetzt gerade
0:18:30.071,0:18:34.010
jahrelangen Umbau Pausen unterbrochen[br]werden, in denen man die Detektoren
0:18:34.010,0:18:38.443
verbessert. Und wir haben gemessen, das[br]erste Mal 2015 begonnen, seit dem 3.
0:18:38.443,0:18:43.682
Märzkampagnen gemacht. Der letzte, wie[br]gesagt, war im März 2020 zu Ende und wir
0:18:43.682,0:18:48.202
haben vieles gemessen. Ich zeige das jetzt[br]einmal im Überblick und dann gucken wir
0:18:48.202,0:18:50.723
uns ein paar Highlights an und beantworte[br]die Frage: Was haben wir denn bisher
0:18:50.723,0:18:54.463
entdeckt und was haben wir daraus gelernt?[br]Das hier ist dieses Maßes Mistella
0:18:54.463,0:19:00.090
Gracefeld, in das der LKW fährt, ist[br]sozusagen der Überblick aller verstorbenen
0:19:00.090,0:19:05.325
Sterne, deren Überreste wir gesehen haben.[br]Man sieht vor allem erstmal viele blaue
0:19:05.325,0:19:09.864
Kugeln. Diese blauen Kugeln stellen[br]jeweils die von LIGO, Würge und Khadra
0:19:09.864,0:19:14.660
gemessenen schwarzen Löcher dar. Die Höhe[br]über der Querachse zeigt einfach an, wie
0:19:14.660,0:19:19.015
schwer sie sind. Und man sieht es. Da gibt[br]es einige, die sind deutlich über 100
0:19:19.015,0:19:23.121
Sonnenmassen schwer. Das schwerste, das in[br]der Mitte sich hier befindet. Da kann man
0:19:23.121,0:19:26.250
sehen, dass es ungefähr 100 Sonnenmassen[br]schwer und dann gibt es da drunter noch
0:19:26.250,0:19:30.398
einen Punkt, der auf einem Pfeil liegt.[br]Das ist so um die 80, ich glaube 60 60
0:19:30.398,0:19:35.374
Sonnenmassen schwer. Also was das? Zwei[br]Schwarze Löcher. Die umrunden einander,
0:19:35.374,0:19:39.269
berühren sich irgendwann, verschmelzen zu[br]einem neuen schwarzen Loch und das ist da
0:19:39.269,0:19:43.050
dort dargestellt. Ich gehe einmal kurz[br]hier rüber in das Fenster. Das ist also
0:19:43.050,0:19:47.155
hier in der Mitte dieser dieser, dieses[br]schwarze Loch bei 60 Sonnenmassen, da
0:19:47.155,0:19:51.504
drüber als knappe 100 Sonnenmassen. Und[br]die verschmelzen dann zu einem von 160
0:19:51.504,0:19:55.379
Sonnenmassen ungefähr. Und das ist so ein[br]typisches Signal, was wir sehen. Und von
0:19:55.379,0:19:59.442
diesem Verschmelzen mit Schwarzen Löchern[br]haben wir 90 Stück gesehen. Dass das
0:19:59.442,0:20:04.488
bedeutet haben eben viele verschmelzen[br]schwarze Löcher gesehen, das ist das das
0:20:04.488,0:20:08.561
Haupt, die Hauobjekte, die wir entdecken.[br]Dann sieht man unten noch orange Kugel,
0:20:08.561,0:20:11.642
die bei niedrigeren Massen sich befinden.[br]Das sind diese sogenannten
0:20:11.642,0:20:15.522
Neutronensterne, die alle eben so maximal[br]2 Sonnenmassen schwer sind. Da sieht man
0:20:15.522,0:20:19.771
auch 2 Verschmelzung von Neutronenstern[br]mit Neutronenstern zu. Wir wissen es nicht
0:20:19.771,0:20:23.563
genau, wahrscheinlich schwarzen Löchern[br]und es gibt auch ein paar Objekte, wo eben
0:20:23.563,0:20:27.211
diese Kombination von schwarzem Loch und[br]Neutronenstern zusammenkommt. Die roten
0:20:27.211,0:20:31.442
und die gelben Punkte sind vorher bekannte[br]Schwarze Löcher und Neutronensterne aus
0:20:31.442,0:20:35.344
anderen indirekten Beobachtungen im Fall[br]der Schwarzen Löcher. Aus all diesen
0:20:35.344,0:20:38.511
Beobachtung können wir jetzt schließen,[br]dass sie nur ganz kurz bevor Sie
0:20:38.511,0:20:41.674
vielleicht an Highlights angucken wollen.[br]Das eine, was wir gelernt haben, ist
0:20:41.674,0:20:45.873
Einstein hatte auch mal Unrecht. Einstein[br]hat nämlich zeit seines Lebens bezweifelt,
0:20:45.873,0:20:50.461
dass diese Lösung seine Allgemeine[br]Relativitätstheorie, die Schwarze Löcher
0:20:50.461,0:20:54.630
sind, in der Natur existieren wird. Das[br]kann nicht sein. Es entsteht nicht durch
0:20:54.630,0:20:58.028
Papers geschrieben und argumentiert. Die[br]Natur wird so die Entstehung von diesen
0:20:58.028,0:21:01.650
Objekten nicht erlauben. Jetzt sehen wir[br]Dinge, die sich so verhalten wie schwarze
0:21:01.650,0:21:05.347
Löcher, also Datum Unrecht gehabt. Er hat[br]natürlich wieder recht gehabt, weil seine
0:21:05.347,0:21:09.261
Relativitätstheorie die Gravitationswellen[br]beschreibt. Also wir wissen, dass die
0:21:09.261,0:21:13.223
Gravitationswellen sehr exakt von seiner[br]Theorie beschrieben werden, was wieder so
0:21:13.223,0:21:16.567
ein bisschen langweilig ist, weil man sich[br]erhofft hatte, vielleicht irgendwo Ansätze
0:21:16.567,0:21:19.768
zu finden, wo die Relativitätstheorie da[br]nicht stimmt, weil wir wissen, es ist
0:21:19.768,0:21:23.878
nicht der Weisheit letzter Schluss. Wir[br]können die Eigenschaften Schwarzer Löcher
0:21:23.878,0:21:28.429
direkt messen, zum Beispiel ihre Massen,[br]aber auch ihre Spins in einigen Fällen und
0:21:28.429,0:21:32.554
können uns einen Überblick verschaffen[br]darüber. Zum Beispiel, wie sieht denn die
0:21:32.554,0:21:35.376
typische Population von Verschmelzen[br]Schwarzen Löchern aus? Wie schwer sind
0:21:35.376,0:21:38.744
die? Wie schnell drehen sie sich[br]umeinander, welche Massenverhältnisse gibt
0:21:38.744,0:21:42.428
es dann usw.. Und das sind so die groben[br]Dinge, die man aus der ganzen
0:21:42.428,0:21:46.753
Populationsgeschichte machen kann. Wie das[br]im Typischen funktioniert, will ich ein
0:21:46.753,0:21:52.110
paar Beispiele zeigen. Signale haben bei[br]uns immer ein relativ unspektakulär Namen,
0:21:52.110,0:21:57.450
die heißen an so was wie GW150914, das ist[br]einfach die Gravitationswelle oder eben
0:21:57.450,0:22:02.097
Gravitation Wave aus dem Jahr 2015. Die[br]ersten beiden Ziffern dem neunten Monat
0:22:02.097,0:22:05.640
und dem 14. Tag, also die[br]Gravitationswelle, die man am 14. 9. 2015
0:22:05.640,0:22:10.048
gemessen hat. Das war auch das allererste[br]Signal, das man gesehen hat und das, was
0:22:10.048,0:22:14.547
die Detektoren dann tatsächlich messen,[br]das sind hier nur ganz wenig bearbeitete
0:22:14.547,0:22:18.740
Rohdaten. Das kann man hier sehen. Das[br]sind beides Zeitreihen, die jeweils
0:22:18.740,0:22:23.235
ungefähr 0,2 Sekunden der Daten zeigen.[br]Links in Rot, die Daten von dem einen,
0:22:23.235,0:22:27.566
LIGO Detektoren rechts in Blau, die Daten[br]von dem anderen LIGO Detektoren. Die
0:22:27.566,0:22:31.616
Hochachse zeigt hier die Stärke der[br]Gravitationswellen in Einheiten von diesen
0:22:31.616,0:22:35.701
zehn auch minus 21 und wir können bei der[br]roten Kurve das angucken. Die fängt so bei
0:22:35.701,0:22:39.274
0,3 Sekunden. Ungefähr sieht man, dass[br]sich das so langsam so eine Welle aufbaut.
0:22:39.274,0:22:43.328
Und diese Welle wird in der Amplitude[br]höher und in der Frequenz höher bis zu
0:22:43.328,0:22:47.876
ungefähr 0,43 Sekunden, dann hört es auf.[br]Wenn man sich das anhört, ist das so eine
0:22:47.876,0:22:51.520
macht einen "uap" laut. Und dieses[br]typische Geräusch, das ist das, was man
0:22:51.520,0:22:54.705
Verschmelzen von Objekten bekommt. Die[br]Objekte umrunden einander, geben
0:22:54.705,0:22:57.825
Gravitationswellen ab, kommen einander[br]immer näher und näher, umrunden einander
0:22:57.825,0:23:00.771
immer schneller. Die Beschleunigung wird[br]größer, die Gravitationswelle wird lauter
0:23:00.771,0:23:03.682
und irgendwann berühren die sich und[br]verschmelzen zu einem neuen Objekt, das
0:23:03.682,0:23:07.815
alleine keine Gravitationswellen abgibt.[br]Das Signal hört auf. Wenn man mit beiden
0:23:07.815,0:23:11.952
Detektoren identisch sieht und das zeigt[br]die blaue Messung sozusagen von dem
0:23:11.952,0:23:15.904
anderen Detektor rechts daneben. Das rote[br]ist noch mal ein bisschen gespiegelt,
0:23:15.904,0:23:19.284
seitlich verschoben, drunter gelegt. Dann[br]weiß man Okay, das ist wahrscheinlich
0:23:19.284,0:23:22.909
echt. Das wird statistisch ausgewertet,[br]inwieweit das tatsächlich zusammenhängt.
0:23:22.909,0:23:27.089
Am Ende kann man aus dieser Form der Welle[br]dann schließen, was da passiert ist. Und
0:23:27.089,0:23:31.174
zwar in diesem Fall weiß man, dass da zwei[br]Schwarze Löcher mit circa jeweils 30
0:23:31.174,0:23:35.155
Sonnenmassen verschmolzen sind. Das kann[br]man auch demonstrieren. Da gibt es von
0:23:35.155,0:23:38.532
LIGO so nette Online-Tools, wo man das[br]ausprobieren kann, wie zum Beispiel
0:23:38.532,0:23:42.580
Wellen, wie zum Beispiel die Massen und[br]die Empfindlichkeit sich auswirken und an
0:23:42.580,0:23:46.928
der URL, die ich unten eingeblendet habe,[br]kann man sich dann so ein Film angucken,
0:23:46.928,0:23:50.433
wo man die Daten, das ist das Blaue mit[br]einer aus der Allgemeinen
0:23:50.433,0:23:54.325
Relativitätstheorie berechneten Wellenform[br]vergleichen kann und kann jetzt an diesen
0:23:54.325,0:23:58.360
Reglern hier rumspielen, einmal links die[br]Gesamtmasse und rechts die Entfernung, bis
0:23:58.360,0:24:02.229
man meint, man hat eine gute[br]Übereinstimmung gefunden zwischen diesen
0:24:02.229,0:24:06.001
beiden Größen, also zwischen der beide,[br]zwischen den beiden Kurven, die man dort
0:24:06.001,0:24:08.954
sehen kann. Und da kann man es eben so[br]einstellen. Dann kommt man auf das, was
0:24:08.954,0:24:12.583
ich ihm gesagt habe. Gesamtmasse so um 64[br]Sonnenmassen ungefähr. Empfindlichkeit
0:24:12.583,0:24:16.305
kann man so auf ungefähr 1,3 Milliarden[br]Lichtjahre. Dann bekommt man eine relativ
0:24:16.305,0:24:20.121
gute Übereinstimmung zwischen den beiden[br]Kurven, die natürlich noch das Detektoren
0:24:20.121,0:24:23.926
schnell drauf haben und dem eigentlichen[br]und dem, also zwischen der theoretischen
0:24:23.926,0:24:27.767
Kurve und dem gemessenen Signal. Und so[br]kann man ganz grob Eigenschaften messen.
0:24:27.767,0:24:33.046
Der Spin würde die Form dann noch mal[br]anders verändern und so weiter. Man könnte
0:24:33.046,0:24:37.618
jetzt den Eindruck bekommen, dass da[br]irgendwie nicht viel passiert, weil dieses
0:24:37.618,0:24:41.470
Signal so unvorstellbar kleines ist, 10[br]hoch minus 21 das bedeutet haben wirklich
0:24:41.470,0:24:45.216
gemessen, wie sich um den 1000 Atomkern[br]Durchmesser was bewegt hat in den
0:24:45.216,0:24:49.136
Detektoren. Man kann sich aber angucken,[br]was da Energie in der Energie drinsteckt.
0:24:49.136,0:24:52.502
Und dazu kann man sich angucken aus dem[br]Paper, was ist die Masse des ersten
0:24:52.502,0:24:56.105
Schwarzen Lochs, was die Masse des[br]zweiten, zweiten Schwarzen Lochs und was
0:24:56.105,0:24:59.610
unter Annahme, dass die[br]Relativitätstheorie stimmt, ist die Masse
0:24:59.610,0:25:03.676
des entstandenen Final Black oder so[br]entstandenen Schwarzen Lochs. Sieht man,
0:25:03.676,0:25:08.225
da fehlen scheinbar drei Sonnenmassen.[br]Diese drei Sonnenmassen fehlen natürlich
0:25:08.225,0:25:12.703
nicht, die sind in Energie als[br]Gravitationswellen abgegeben worden. Das
0:25:12.703,0:25:17.313
bedeutet aber, diese drei Sonnenmassen[br]werden mit E gleich M mal C Quadrat
0:25:17.313,0:25:21.754
komplett in Gravitationswellen[br]umgewandelt. Das erfolgt im Wesentlichen
0:25:21.754,0:25:25.644
in den letzten 0,2 Sekunden und das[br]temporäre der Vorgang mit der größten
0:25:25.644,0:25:29.457
Leuchtkraft. Man sieht ja nichts im[br]gesamten Universum. Die Leistung ist in
0:25:29.457,0:25:33.563
der Spitze 50 mal so hoch wie alle Sterne[br]des Universums, gleichzeitig aber eben
0:25:33.563,0:25:38.481
vollkommen unsichtbar. Wir können es nur[br]mithilfe unserer Detektoren tatsächlich
0:25:38.481,0:25:43.233
dann wahrnehmen. Man kann auch bestimmen,[br]woher das Ganze kam, weil wir zwei
0:25:43.233,0:25:46.489
Detektoren mindestens haben. Das ist dann[br]so, wie wir mit unseren Ohren wahrnehmen
0:25:46.489,0:25:50.196
können, von woher etwas kommt, kann man es[br]bei den Detektoren auch machen. Eine
0:25:50.196,0:25:53.955
andere spannende Frage, auf die man neue[br]Antworten bekommen hat mit
0:25:53.955,0:25:58.180
Gravitationswellen ist die, nach dem[br]Ursprung des Goldes im Universum. Also
0:25:58.180,0:26:02.639
Gold spielt auf der Erde kulturell und[br]wirtschaftlich immer noch eine Rolle und
0:26:02.639,0:26:08.214
man hat schon lange die Vermutung gehabt,[br]dass, Elemente wie Gold und Platin hier
0:26:08.214,0:26:13.087
einmal umrundet, im Wesentlichen einen[br]Ursprung haben in verschmelzen
0:26:13.087,0:26:16.295
Neutronenstern. Sie ist einfach das[br]Periodensystem der Elemente und wo die
0:26:16.295,0:26:19.193
herkommen. Kurz nach dem Urknall gab es[br]nur diese bläulichen Dinge als im
0:26:19.193,0:26:22.795
Wesentlichen Wasserstoff, Helium und[br]kleines bisschen Lithium. Sterne wie
0:26:22.795,0:26:26.894
unsere Sonne die Massen haben Sterne[br]können dieses hellgelb erzeugen, dass es
0:26:26.894,0:26:30.216
diese kleine Ecke unten bei Platin und[br]Gold, die man jetzt sieht. Aber der
0:26:30.216,0:26:32.970
allergrößte Teil von den schweren[br]Elementen kommt tatsächlich aus den
0:26:32.970,0:26:36.764
Verschmelzen und Neutronenstern. Das ist[br]dieses Dunkel Orange. Und das war bisher
0:26:36.764,0:26:40.106
eine Theorie. Das kann man aber dann[br]verifizieren, indem man sich eben
0:26:40.106,0:26:43.719
verschmelzen, Neutronensterne anguckt.[br]Verschmelzene Neutronensterne tun mehrere
0:26:43.719,0:26:47.453
Dinge. Die geben zum einen zuallererst[br]Gravitationswellen ab, dann verschmelzen
0:26:47.453,0:26:51.336
sie. Sie geben ein Gammastrahlen Blitz ab.[br]Das ist das Violette. Dann entsteht eine
0:26:51.336,0:26:55.060
Explosionswolke, das ist dieses Bläuliche,[br]das jetzt langsam abkühlt aufgrund des
0:26:55.060,0:26:58.355
radioaktiven Zerfalls. Und wenn man noch[br]ein bisschen wartet, kann man auch noch
0:26:58.355,0:27:02.348
nach Leuchten sehen, wenn dieses Schloss[br]entsteht, mit dem Gas zwischen den Sternen
0:27:02.348,0:27:06.570
zusammenstößt. Wenn man so etwas jetzt in[br]allen Details beobachten könnte, dann
0:27:06.570,0:27:11.282
könnte man ja sehen, ob es tatsächlich[br]entsprechende Entstehung von schweren
0:27:11.282,0:27:16.206
Elementen gibt. Und genau das kann man[br]tun. Und genau das ist gelungen. Man hat
0:27:16.206,0:27:21.347
nämlich ein Gravitationswellensignal[br]gehabt am 17. 8. 2017 beobachtet von den
0:27:21.347,0:27:27.168
LIGO Detektoren und dem Virgo Detektor, wo[br]man zum einen erst mal Gravitationswellen
0:27:27.168,0:27:30.984
gefunden hat, die eindeutig sagen da[br]verschmelzen zwei Neutronensterne.
0:27:30.984,0:27:35.604
Spannend ist jetzt, gibt es dazu passende[br]Gammastrahlenblitz und das ganze sieht man
0:27:35.604,0:27:40.581
tatsächlich in dieser Darstellung. Die[br]Verschmelzung der Neutronensterne erfolgt
0:27:40.581,0:27:45.141
jetzt und 1,7 Sekunden später gibt es eine[br]Nachweis von Gammastrahl von einem
0:27:45.141,0:27:49.136
Satelliten namens Fermi, der die Erde[br]umrundet. Das könnte jetzt erst mal
0:27:49.136,0:27:53.478
zufälliger Zusammenhang sein, aber man[br]kann eine himmlische Schatzkarte malen,
0:27:53.478,0:27:57.602
die ungefähr so aussieht. Diese Kugel, die[br]man sieht, ist aus irdischer Sicht werden
0:27:57.602,0:28:02.020
in der Mitte dieser Kugel und das Außenrum[br]wäre der gesamte Himmel sozusagen. Aus den
0:28:02.020,0:28:06.310
LIGO und Virgo Daten kommt heraus, dass es[br]diese kleine dunkelgrüne Gurke, die mit
0:28:06.310,0:28:10.270
LIGO Virgo markiert ist. Innerhalb dieses[br]Bereichs sind irgendwo die Neutronensterne
0:28:10.270,0:28:15.310
verschmolzen, zumindest die, die wir mit[br]Gravitationswellen gemessen haben. Der die
0:28:15.310,0:28:18.880
Fermi Beobachtung die eines anderen[br]Gammastrahlen Satelliten ist dieser
0:28:18.880,0:28:22.570
Bereich, wo sich die beiden hellblauen und[br]dunkelblauen Bereiche überschneiden, der
0:28:22.570,0:28:26.140
auch perfekt überlappt mit dem[br]Gravitationswellen Bereich. Das Beispiel
0:28:26.140,0:28:29.290
der Gammastrahlen Blitz kam mit sehr sehr[br]großer Wahrscheinlichkeit tatsächlich von
0:28:29.290,0:28:33.010
dieser Neutronenstern Verschmelzung. Diese[br]leichte Verzögerung, die man gesehen hat,
0:28:33.010,0:28:36.550
liegt nicht daran, dass die[br]Gravitationswellen überlichtschnelle sind,
0:28:36.550,0:28:39.490
sondern dass in dieser Explosion, die da[br]entsteht es einen Moment dauert, bis die
0:28:39.490,0:28:43.765
Gammastrahlen durchbrechen. Was man jetzt[br]machen kann man kann die Entfernung
0:28:43.765,0:28:48.070
Messung der Gravitationswellen kommt raus[br]so ungefähr 130 Millionen Lichtjahre in
0:28:48.070,0:28:52.840
dem Fall verwenden und nach Galaxien[br]suchen und gucken, ob da irgendwo ein
0:28:52.840,0:28:57.490
neuer Stern aufgetaucht ist, nämlich diese[br]Explosion Wolke. Das gelingt ungefähr elf
0:28:57.490,0:29:00.970
Stunden später. Das sieht man rechts in[br]diesem Negativbild. Neben einer Galaxie,
0:29:00.970,0:29:04.990
die ungefähr 130 Millionen Lichtjahre weg[br]ist, ist durch dieses Fadenkreuz markiert,
0:29:04.990,0:29:09.460
ein neuer Stern aufgetaucht. Und dieser[br]neue Stern, das heißt ein Kilo Nova, das
0:29:09.460,0:29:13.420
ist die Explosionwolke. Den kann man jetzt[br]beobachten. Und da gibt's jetzt hier einen
0:29:13.420,0:29:16.450
Zeitraffer. Das ist jetzt eine[br]Darstellung, so wie das in echt Farbe
0:29:16.450,0:29:21.220
ungefähr aussehen würde. Der gelbe Fall[br]ist rein montiert, der zeigt, wo gleich am
0:29:21.220,0:29:25.030
Anfang jetzt nur die linke Seite angucken,[br]wo diese Kilo Nova auftaucht. Das ist ein
0:29:25.030,0:29:27.730
altes Archivbild, da ist die Kilo Nova[br]dann noch nicht zu sehen. Dieser weiße
0:29:27.730,0:29:32.080
Blob ist diese Galaxie, also ungefähr 100[br]Milliarden Sterne. Die meisten hellen
0:29:32.080,0:29:35.050
Punkte sind irgendwie Fordergrund Sterne[br]und wir starten jetzt einfach mal den
0:29:35.050,0:29:39.220
Zeitraffer und dann sieht man, daneben[br]taucht diese Explosion Wolke auf, ist am
0:29:39.220,0:29:43.450
Anfang heiß und blau. Mit so vier, fünf[br]Tage danach kühlt sie sich schon sichtbar
0:29:43.450,0:29:46.570
wird Licht schwächer und vor allem auch[br]rötlicher. Jetzt, so nach sieben Tagen,
0:29:46.570,0:29:50.560
ist sie richtig schön tiefrot geworden.[br]Das bedeutet, es kühlt sich eben weiter ab
0:29:50.560,0:29:54.250
und man kann das Ganze verfolgen über[br]längere Zeit. Und hier ist es so ungefähr
0:29:54.250,0:29:58.260
nach elf Tagen bricht es ab. Man kann das[br]ein bisschen länger. Sie Auf der rechten
0:29:58.260,0:30:01.980
Seite sieht man Spectra, also die[br]Energieverteilung über die
0:30:01.980,0:30:07.350
Helligkeitsverteilung über die Farben,[br]dass dieses Spektrum hier ist links im
0:30:07.350,0:30:11.340
sichtbaren Bereich, rechts aber irgendwie[br]tief im Infraroten. Was man aber sehen
0:30:11.340,0:30:14.130
kann, ist, dass es da bestimmte Dellen[br]gibt. Also das ist nicht immer so eine
0:30:14.130,0:30:17.610
schöne, gleichmäßige Kurve, sondern da[br]gibt es relativ charakteristische Dellen.
0:30:17.610,0:30:22.800
So bei hier werden zwischen 0,8 und 1,0[br]und diese Dellen, die kommen von der
0:30:22.800,0:30:26.580
Anwesenheit schwerer Elemente wie Gold und[br]Platin, die ein Teil des Lichtes
0:30:26.580,0:30:31.470
absorbieren und verschlucken. Was wir am[br]Ende aus diesen Beobachtungen zusammen mit
0:30:31.470,0:30:35.160
Computermodellen schließen können, ist das[br]Gold, Platin und Co eben tatsächlich im
0:30:35.160,0:30:39.330
Wesentlichen aus Verschmelzen schmelzenden[br]Neutronensterne stammen. Das bedeutet
0:30:39.330,0:30:43.890
aber, wenn jemand jetzt Goldschmuck trägt,[br]ist das mit allergrößter
0:30:43.890,0:30:47.160
Wahrscheinlichkeit, Überrest von einer[br]Neutronenstern Verschmelzung, deren
0:30:47.160,0:30:50.580
Überreste in die Urvolke unseres[br]Sonnensystems gekommen sind. Also wieder
0:30:50.580,0:30:55.740
so eine schöne direkte Verbindung zum[br]Kosmos. Zum Abschluss noch ganz kurzen
0:30:55.740,0:30:59.430
Überblick über ein paar Highlights, die[br]wir auch noch hatten. Ich kann natürlich
0:30:59.430,0:31:02.850
nicht alle 90 Signale da durchsprechen,[br]aber es gibt so ein paar Dinge, die
0:31:02.850,0:31:08.430
besonders auffällig waren. Und das eine[br]ist ein Signal vom. In 2019 gab es eine
0:31:08.430,0:31:12.900
weitere Neutronenstern Verschmelzung im[br]Hintergrund künstlerische Darstellung, wo
0:31:12.900,0:31:16.890
die Komponenten zusammen erstaunlich[br]schwer waren. Das könnte der erste Hinweis
0:31:16.890,0:31:21.120
darauf sein, dass es Neutronenstern Paare[br]gibt, die insgesamt schwerer sind als die,
0:31:21.120,0:31:25.170
die wir bisher kennen. Möglich. Wir werden[br]es nur dann wissen, wenn wir weiter
0:31:25.170,0:31:28.440
beobachten und noch mehr solcher Signale[br]sehen. In dem Fall haben auch nur die
0:31:28.440,0:31:35.430
Gravitationswellen gesiegt. Bis zum 12. 4.[br]2019 war es so, dass die Schwarzen Löcher,
0:31:35.430,0:31:38.610
die wir gesehen hatten, immer sehr[br]ähnliche Massen hatten. Und wenn dieser
0:31:38.610,0:31:43.350
ähnliche Massen haben, dann könnte man[br]jetzt erwarten, dass das fast immer so ist
0:31:43.350,0:31:48.210
und am 12. 4. 2009 das erste Mal eins[br]gesehen, wo das schwere schwarze Loch
0:31:48.210,0:31:51.750
dreieinhalb mal schwerer ist als das[br]leichte schwarze Loch. Das ist zum einen
0:31:51.750,0:31:55.320
ein bisschen ungewöhnlicher, kommt aber[br]aus den Modellen auch raus. Erwarten wir.
0:31:55.320,0:32:00.270
Was aber auch das Besondere ist, dass sich[br]dann in dem Signal nicht nur eine Frequenz
0:32:00.270,0:32:03.570
von den Gravitationswellen zeigt, sondern[br]Obertöne wie bei Musikinstrumenten.
0:32:03.570,0:32:06.000
Vorhersage aus der Allgemeinen[br]Relativitätstheorie kann man auch hier
0:32:06.000,0:32:12.000
einen Haken dran machen. Am 14. 8. 2016[br]gab es eine rätselhafte Verschmelzung
0:32:12.000,0:32:17.400
richtig mittelschwer schwarzes Loch, so 23[br]mal so schwer wie unsere Sonne ist mit
0:32:17.400,0:32:20.610
einem neunmal so leichten Objekt[br]verschmolzen. Das könnte entweder das
0:32:20.610,0:32:24.090
schwerste schwarze Loch, das leichteste[br]schwarze Loch sein, das wir kennen, oder
0:32:24.090,0:32:27.330
der schwerste Neutronenstern, den wir[br]kennen. Wir wissen nicht, was es ist. Wir
0:32:27.330,0:32:30.780
können es auch nicht genau sagen anhand[br]der Gravitationswellen. Aber es wird noch
0:32:30.780,0:32:32.970
mehr solcher Signale geben. Und daraus[br]kann man dann vielleicht irgendwann
0:32:32.970,0:32:36.600
lernen, wie schwer so Neutronenstern[br]werden kann, bevor zum Schwarzen Loch
0:32:36.600,0:32:42.720
wird. Das wissen wir nämlich nicht. Und[br]wir haben am 21. Oktober 2019 die Geburt
0:32:42.720,0:32:45.000
eines sogenannten mittelschweren Schwarzen[br]Lochs entdeckt. Das ist ein bisschen
0:32:45.000,0:32:49.380
verwirrend vom Namen her. Mittelschwer[br]alles, was schwerer als 100 Sonnenmassen
0:32:49.380,0:32:51.750
ist. Also eigentlich sehr schwere Schwarze[br]Löcher. Aber es gibt ja auch noch die
0:32:51.750,0:32:56.670
extrem schweren, die über 100000[br]Sonnenmassen und diese zwischen 100 und
0:32:56.670,0:32:59.070
hunderttausend Sonnenmassen. Da wussten[br]wir bisher nicht, ob es die wirklich gibt.
0:32:59.070,0:33:03.060
Es gab indirekte Hinweise, da haben wir[br]jetzt tatsächlich den eindeutigen Hinweis
0:33:03.060,0:33:05.730
gesehen, es gibt es und wir haben es die[br]Entstehung gesehen aus zwei schwarzen
0:33:05.730,0:33:10.410
Löchern. Als allerletztes noch der[br]Hinweis: Wie kann ich, wie könnt ihr
0:33:10.410,0:33:14.175
mitmachen, wenn euch das Ganze irgendwie[br]interessiert? Gibt es zwei Sachen linker
0:33:14.175,0:33:18.120
Hand? Einmal Wir betreiben am Institut[br]Einstein at home. Es ist ein verteiltes
0:33:18.120,0:33:22.020
freiwilliges rechen Projekt, wo man auf[br]seinen Rechnern, aber auch Smartphones
0:33:22.020,0:33:26.070
Rechenzeit zur Verfügung stellen kann.[br]Entweder wenn die gerade nicht aktiv
0:33:26.070,0:33:30.060
genutzt sind oder auch sonst[br]währenddessen, um nach Neutronenstern zu
0:33:30.060,0:33:33.120
suchen. Da gibt es verschiedene Suchen.[br]Die Hauptsache ist die nach
0:33:33.120,0:33:37.050
Gravitationswellen von einzelnen[br]Neutronenstern, die sich drehende leichte
0:33:37.050,0:33:40.260
Beule haben und dabei leise sogenannte[br]kontinuierliche Gravitationswellen
0:33:40.260,0:33:44.010
abgeben. Wir suchen aber auch nach[br]Radiowellen und Gammastrahlen von diesen
0:33:44.010,0:33:47.670
Neutronenstern und haben bisher über die[br]Radiowellen und Gammastrahlen mehr als 80
0:33:47.670,0:33:51.600
neue Neutronensterne entdeckt. Im[br]Vergleich zu den 3000 insgesamt, die man
0:33:51.600,0:33:54.930
kennt, ist das schon ganz ordentliche[br]Anteil. Die Gravitationswellen von diesen
0:33:54.930,0:33:57.990
Objekten, das ist noch offen. Wer da[br]mitmachen will, findet unter
0:33:58.740,0:34:03.450
Einstein@home.org mehr Infos. Das ganze[br]ist zum Teil auch Quelle offen und man
0:34:03.450,0:34:06.330
kann da auch in diesen Code selber[br]reingucken. Und wenn da jemand
0:34:06.330,0:34:09.990
Verbesserungen hat, sind wir natürlich[br]dafür immer offen. Das andere, wenn man
0:34:09.990,0:34:15.390
mehr von der beobachtenden Seite kommt. Es[br]gibt eine App namens Chop. Die URL steht
0:34:15.390,0:34:19.260
da unten. Da wird man in dem nächsten[br]Beobachtungslauf, der so Ende 2022
0:34:19.260,0:34:23.460
beginnen sollte, live darüber informiert,[br]wenn neue Gravitationswellen gefunden
0:34:23.460,0:34:27.240
wurden und kann gegebenenfalls mit seinen[br]eigenen Teleskopen nachgucken, ob man denn
0:34:27.240,0:34:31.200
da zum Beispiel ein Nachleuchten von[br]Verschmelze Neutronenstern sieht. Und das
0:34:31.200,0:34:33.900
kann man auch über eine Website machen.[br]Das ganze da ist aber eine Implementation,
0:34:33.900,0:34:38.490
dass man es eben dann hoffentlich ab 2022[br]auch mit Push Notifications auf sein Handy
0:34:38.490,0:34:42.030
bekommt. Also das kann man sich natürlich[br]auch selber coden. Sodass man dann
0:34:42.030,0:34:45.510
gegebenenfalls nachts aufstehen und[br]beobachten kann, wenn es da was zu sehen
0:34:45.510,0:34:49.020
gibt. Ich bedanke mich schon mal für die[br]Aufmerksamkeit und hoffe wir haben noch
0:34:49.020,0:34:49.732
ein paar Fragen.
0:34:49.732,0:34:53.070
Herald: Haben wir. Ich möchte mich aber[br]erst mal auch im Namen des Chips für den
0:34:53.070,0:34:56.430
extrem spannenden und verständlichen[br]Vortrag bedanken. Das haben mehrere hier
0:34:56.430,0:35:00.420
gepostet. Ich gehöre auch dazu. Es war[br]wirklich ein sehr, sehr schöner Vortrag.
0:35:00.420,0:35:01.582
Sehr verständlich erklärt.[br]Knispel: Danke.
0:35:01.582,0:35:04.800
Herald: Wir haben sehr viele Fragen. Ich[br]werde probieren, einige davon hier
0:35:04.800,0:35:09.420
loszuwerden. Die Entwickler. Wir hatten am[br]Anfang gleich einen Vergleich im dunklen
0:35:09.420,0:35:13.440
Raum. Da kann man ja die Wahrnehmung des[br]Schales durch die Wano im des ist etwas
0:35:13.440,0:35:16.440
über die Geometrie des Raumes erfahren.[br]Kann man das gleich jetzt auch für
0:35:16.440,0:35:19.980
Gravitationswellen sagen? Und wenn ja, was[br]verraten Sie über den Raum Geometrie?
0:35:19.980,0:35:23.880
Knispel: Okay, also die Idee ist, wenn ich[br]jetzt in dem Raum bin und etwas höre, dann
0:35:23.880,0:35:28.260
kann ich daraus verstehen, wie der Raum,[br]wie groß der Raum ist oder so was. Ja, man
0:35:28.260,0:35:32.250
kann. Es gibt spezielle Fälle, Fälle, wo[br]das geht. Das was einige wahrscheinlich
0:35:32.250,0:35:35.430
kennen, ist das Licht von Massen.[br]Abgelenkt wird durch sogenannte
0:35:35.430,0:35:40.200
Gravitationslinsen und dieser[br]Gravitationslinsen Effekt. Der gilt auch
0:35:40.200,0:35:44.310
für Gravitationswellen. Das bedeutet, wenn[br]ich zum Beispiel zwischen mir und meiner
0:35:44.310,0:35:48.030
Gravitationswellen Quelle hier irgendwie[br]im Weg ein schweres Objekt habe, dann wird
0:35:48.030,0:35:51.210
die Gravitationswellen einmal herumfliegen[br]und einmal darum fliegen und
0:35:51.210,0:35:54.510
gegebenenfalls unterschiedlich lange[br]brauchen. Und das kann man nutzen, um die
0:35:54.510,0:35:58.650
Masse in der Mitte zu bestimmen. Das ist[br]jetzt bei Gravitationswellen noch nicht
0:35:58.650,0:36:02.850
der Fall, weil wir die eben nur ab und an[br]sehen. So alle fünf Tage ungefähr derzeit.
0:36:02.850,0:36:08.400
Aber im Prinzip kann man zumindest über[br]diese direkte Sichtlinie, was erfahren.
0:36:08.400,0:36:12.780
Über die Gesamtstruktur des Raumes kann[br]man auch ein bisschen was erfahren, weil
0:36:12.780,0:36:15.930
man Kosmologie mit den Gravitationswellen[br]machen kann. Man kann zum Beispiel
0:36:15.930,0:36:20.550
bestimmen, wie schnell sich das Universum[br]ausdehnt. Das ist auch dann ein Maß für
0:36:20.550,0:36:24.930
die Geometrie des gesamten Universums. Das[br]ist eine neue unabhängige Messung, die
0:36:24.930,0:36:27.390
jetzt noch nicht so genau ist wie die[br]anderen, die wir haben. Aber man kann
0:36:27.390,0:36:30.600
prinzipiell Kosmologie machen, kann die[br]Hubble Konstante bestimmen und die kommt
0:36:30.600,0:36:34.830
zumindest mit großer Ungenauigkeit noch da[br]in dem Bereich raus, wo man sie erwartet.
0:36:34.830,0:36:37.320
Da ist jetzt noch keine Überraschung, aber[br]auch noch nichts ganz Neues sozusagen.
0:36:37.320,0:36:41.190
Also nichts überraschend Falsches, aber[br]auch nichts überraschend ganz Neues zu
0:36:41.190,0:36:43.830
finden.[br]Herald: Okay, wie viele Eigenschaften hat
0:36:43.830,0:36:46.650
denn seine Neutronenstern zusätzlich im[br]Vergleich zum Schwarzen Loch?
0:36:46.650,0:36:50.340
Knispel: Ja, das ist eine sehr gute Frage.[br]Das wissen wir leider nicht, weil wir
0:36:50.340,0:36:54.210
nämlich gar nicht genau wissen, wie so[br]Neutronenstern im Inneren aussieht. Ich
0:36:54.210,0:36:58.530
habe es gesagt ganz grob ist so, Materie[br]wie bei Neutronen, weil bei Atomkern
0:36:58.530,0:37:03.510
dichten. Ganz grob gesprochen verändert[br]sich das aber im Innern auch. Und was man
0:37:03.510,0:37:08.070
weiß, ist oben eine ganz Millimeter oder[br]Zentimeter dicke Atmosphäre, die
0:37:08.070,0:37:10.830
Elektronen enthalten zum Beispiel kann,[br]dann gibt es da drunter und eine Kruste,
0:37:10.830,0:37:15.180
wo vielleicht auch noch schwere Atomkerne[br]drin sind. Aber je weiter man nach innen
0:37:15.180,0:37:18.570
kommt, desto mehr Reihen[br]Neutronensüppicker wird es deswegen heißen
0:37:18.570,0:37:21.870
die Dinger auch Neutronensterne, weil im[br]Wesentlichen halt fast nichts außer
0:37:21.870,0:37:26.880
Neutronen übrig bleibt. Und dieser Kern[br]Implosion. Aber wie das im Detail ist im
0:37:26.880,0:37:30.270
Innern vielleicht noch irgendwie exotische[br]Materie, die aus Quarks oder sowas
0:37:30.270,0:37:34.920
besteht. Nur das wissen wir nicht. Und[br]deswegen am Ende gibt es umso
0:37:34.920,0:37:39.330
Neutronenstern zu beschreiben beliebig[br]viele sogenannte Zustandsgleichung, die
0:37:39.330,0:37:42.300
mir sagen, wenn da so und so viel Druck[br]und diese Temperatur ist, dann ist das
0:37:42.300,0:37:46.890
Ding so und so groß und bei der und der[br]Masse und, da die unbekannt ist, wissen
0:37:46.890,0:37:50.790
wir es nicht. Und es gibt einfach im[br]Grunde genommen, wenn man will, unendlich
0:37:50.790,0:37:54.180
viele Parameter, die man einstellen kann.[br]Aber das ist genau der Trick. Wenn ich
0:37:54.180,0:37:57.690
jetzt mit Gravitationswellen sagen kann,[br]das Ding war genau so schwer und so groß
0:37:57.690,0:38:00.960
oder hat sich das kann ich nämlich dann[br]idealerweise sehen, so und so verformt
0:38:00.960,0:38:05.280
durch die Gezeitenkräfte von seinem[br]Partner Objekt, dann kann ich was über die
0:38:05.280,0:38:08.820
Zustandsgleichung lernen und das geht in[br]Einzelfällen schon. Das haben Kollegen bei
0:38:08.820,0:38:12.630
unserem Institut gemacht. Genau[br]ausgemessen, wie groß das Ding war, aller
0:38:12.630,0:38:16.200
Wahrscheinlichkeit nach. Das hat natürlich[br]Federbealken, aber da sind im Prinzip eben
0:38:16.200,0:38:19.440
beliebig viele Zusatz Parameter, weil wir[br]es nicht genau wissen. Es halt. Materie
0:38:19.440,0:38:22.530
ist kein schwarzes Loch.[br]Herald: Okay, verstanden. Kann man
0:38:22.530,0:38:25.380
theoretisch auch Gravitationswellen[br]Energie gewinnen? Ist das eine Idee?
0:38:25.380,0:38:31.350
Knispel: Theoretisch ja, weil sie[br]natürlich bisschen wechselwirken, sonst
0:38:31.350,0:38:34.260
kennen wir sie ja nicht wahrnehmen. Aber[br]das Problem ist, dass die eben so gering
0:38:34.260,0:38:38.640
an die Materie koppeln, dass das einfach[br]nicht praktikabel ist. Also man sieht ja,
0:38:38.640,0:38:41.490
was man für einen Aufwand treiben muss, um[br]dieses winzige Bewegen da irgendwie
0:38:41.490,0:38:45.930
wahrzunehmen. Ein Prinzip hinterlassen die[br]Energie in der Erde, sonst könnte man sie
0:38:45.930,0:38:48.870
ja nicht wahrnehmen. Aber das sind. Ich[br]weiß nicht, wenn so eine Gravitationswelle
0:38:48.870,0:38:52.260
durchläuft. Ich glaube, es war im Bereich[br]Djul oder so was. Es lohnt sich nicht.
0:38:52.260,0:38:56.970
Herald: Also die Forschung weiter nutzen?[br]Knispel: Ja, genau, um unser Universum
0:38:56.970,0:38:59.430
besser wahrzunehmen. Aber als[br]Energiequelle. Ja, wenn ich jetzt
0:38:59.430,0:39:03.870
irgendwie mit Science Fiction[br]Zivilisationen auf drei Skala oder sowas
0:39:03.870,0:39:06.210
vorstelle, vielleicht, aber die können[br]auch einfach Gravitationswellen machen.
0:39:06.210,0:39:11.490
Herald: Also verstanden. Ich habe eine[br]Frage zur Messung und wie man das misst.
0:39:11.490,0:39:13.560
Kann man theoretisch durch die[br]Verlängerung der Wegstrecke die
0:39:13.560,0:39:16.470
Genauigkeit erhöhen? Und gibt es da ein[br]theoretisches theoretisches Maximum der
0:39:16.470,0:39:21.720
Genauigkeit? Ja, man kann das machen. Das[br]Problem ist am Ende, wenn man es zu lang
0:39:21.720,0:39:24.660
macht. Man verlängert die Strecken jetzt[br]schon. Das habe ich nicht gesagt durch
0:39:24.660,0:39:27.690
einen Trick, indem man das Licht nicht[br]einfach einmal durch den Arm laufen lässt,
0:39:27.690,0:39:31.020
hin und zurück, sondern man bringt da so[br]einen Resonator. Nennt sich das an als
0:39:31.020,0:39:35.010
eine Lichtfalle, wenn man will oder[br]Lichtspeicher, wo das Licht dann tausend
0:39:35.010,0:39:38.130
Mal oder ein paar Hundert Mal hin und her[br]läuft und dadurch länger Zeit hat mit der
0:39:38.130,0:39:41.730
Gravitationswelle Wechsel zu wirken. Das[br]Problem welches zu lange mache unsere
0:39:41.730,0:39:45.000
Gravitationswellen macht ja so mit dem[br]Arm. Ganz grob gesprochen wird es zu lang
0:39:45.000,0:39:48.270
mache, dann macht die Gravitationswelle[br]halt einmal hin und zurück komplett
0:39:48.270,0:39:51.480
während das Licht drin ist und am Ende[br]mäßig deutlich weniger, weil ich halt
0:39:51.480,0:39:55.290
schon wieder den Teil messe, wo der Arm[br]schon wieder Entstreckt, sozusagen. Ich
0:39:55.290,0:39:59.940
will ja die maximale Bewegung sozusagen[br]messen. Das wird, man kann das steigern am
0:39:59.940,0:40:03.660
Ende. Das Andere, was noch dazu kommt ist,[br]dass man wie in der Elektrodynamik eine
0:40:03.660,0:40:07.620
Antenne braucht, die ungefähr in der Länge[br]der Wellenlänge ist, der
0:40:07.620,0:40:11.490
Gravitationswellen, die ich messen will.[br]Oder kürzer, je nachdem, wie man das dann
0:40:11.490,0:40:14.310
betreibt. Aber eben nicht sehr viel länger[br]als die Wellenlänge, weil sich sonst die
0:40:14.310,0:40:17.745
die Welle sozusagen aufhebt. Und dann[br]bekomme ich in niedrige Frequenzen, wenn
0:40:17.745,0:40:20.580
ich riesige Detektoren brauche. Das habe[br]ich nicht angesprochen. Es gibt natürlich
0:40:20.580,0:40:23.280
Gravitationswellen bei sehr niedriger[br]Frequenz, wo ich sehr schwere Objekte
0:40:23.280,0:40:26.310
bewegen und dafür brauche ich große[br]Detektoren. Da gibt es im Weltraum
0:40:26.310,0:40:30.240
Detektoren. Lisa, der so in den 2000 30er[br]Jahren fliegen soll, da sind die Strecken
0:40:30.240,0:40:32.250
dann im Weltall und Millionen Kilometer[br]lang.
0:40:32.250,0:40:35.230
Herald: Super! Das beantwortet sich gleich[br]die nächste Frage, nämlich Welche
0:40:35.230,0:40:37.291
Wellenlänge haben diese Laser? Ich würde[br]...
0:40:37.291,0:40:40.526
Knispel: Also die Laser haben, das habe[br]ich noch nicht gesagt. 1024 Nanometer.
0:40:40.526,0:40:44.680
Herald: Okay, super. Wir haben also die[br]Frage Wie wird beim Messen und verhindert
0:40:44.680,0:40:47.950
das minimale Änderung der Spiegelposition[br]den Laser verfälschen? Das heißt, wenn
0:40:47.950,0:40:49.810
jetzt das Erschütterung ist oder sonst[br]irgendwas.
0:40:49.810,0:40:54.100
Knispel: Die Spiegel sind von der Seismig[br]des Bodens abgehängt, die hängen an
0:40:54.100,0:40:58.060
mehrfach pendeln. Das bedeutet, man hat am[br]Ende irgendein Vakuum. Das Ganze ist auch
0:40:58.060,0:41:02.230
in einem Vakuum. Dieses Vakuum steht auf[br]dem Boden, ist dann irgendwie passiv und
0:41:02.230,0:41:05.920
aktiv gedämpft. Schon mal als solches. Und[br]dann hängt. Einem an einem dreifach
0:41:05.920,0:41:09.910
Pendel, also von der Decke hängt ein[br]Pendel runter, da ist eine Zwischenwand
0:41:09.910,0:41:14.230
oder noch ein Pendel noch dazwischen und[br]ganz unten hängt der Spiegel, und diese 3
0:41:14.230,0:41:17.980
bis 4 fach Pendel je nach Detektor sorgen[br]dafür, dass horizontale Bewegung, aber
0:41:17.980,0:41:22.210
auch vertikale Bewegung des Bodens um den[br]Faktor von 10 Milliarden oder mehr
0:41:22.210,0:41:25.360
gedämpft werden, so dass am Ende der[br]Spiegel wirklich bei den Frequenzen, die
0:41:25.360,0:41:29.620
uns interessieren, still hängt. Und[br]tatsächlich auf diesen 10 hoch -18 Metern
0:41:29.620,0:41:32.290
und am Ende muss aber natürlich das aktiv[br]dahin gefahren werden, das dann auch
0:41:32.290,0:41:34.120
bleibt.[br]Herald: Also eine schöne Ingenieurswesen.
0:41:34.120,0:41:36.190
Knispel: Genau.[br]Herald: Du hattest einen Kommentar
0:41:36.190,0:41:39.220
abgegeben zur Relativitätstheorie. Wir[br]haben eine Frage hier Wo greift diese
0:41:39.220,0:41:42.070
nicht? Wo versagt sie? Ist es die[br]Unvereinbarkeit mit der Quantentheorie?
0:41:42.070,0:41:45.460
Knispel: Ja, das ist einer der Punkte.[br]Also beim Schwarzen Loch haben wir ja
0:41:45.460,0:41:49.780
diese prinzipiell unendlich kleine[br]Singularität, die, wo die gesamte Masse
0:41:49.780,0:41:52.780
auf einen kleinen Punkt ist. Das[br]widerspricht der Quantenmechanik. Es geht
0:41:52.780,0:41:55.810
halt nicht. Da kann ich nicht unendlich[br]viel Masse auf. Kann also nicht endlich
0:41:55.810,0:41:58.660
jemand auf einen kleinen Punkt zusammentun[br]mit einer unendlich hohen Masse Dichte?
0:41:58.660,0:42:03.340
Das geht nicht. Die Relativitätstheorie[br]passt da einfach nicht zusammen. Es gibt
0:42:03.340,0:42:06.460
auch andere Dinge, die am Ereignishorizont[br]passieren, die dann mit dieser Vernichtung
0:42:06.460,0:42:10.240
von der Information zusammenhängen, die[br]auch noch den Widerspruch zur
0:42:10.240,0:42:14.440
Relativitätstheorie darstellen. Also[br]Quantenmechanik darstellen. Und das wären
0:42:14.440,0:42:17.350
so die Punkte, weswegen man dachte: Okay,[br]vielleicht sehen wir an Schwarzen Löchern
0:42:17.350,0:42:20.620
die ersten Widersprüche zur[br]Relativitätstheorie. Die Tatsache, dass
0:42:20.620,0:42:23.860
bis jetzt noch nicht geschehen ist, heißt[br]nichts, weil wir einfach teilweise noch
0:42:23.860,0:42:27.220
nicht genau genug messen können. Da könnte[br]es in den nächsten Jahren oder Jahrzehnten
0:42:27.220,0:42:30.359
tatsächlich dann was geben. Aber es ist im[br]Wesentlichen immer die Quantenmechanik,
0:42:30.359,0:42:32.170
die uns da reinfunkt.[br]Herald: Ja, das bringe ich gleich zur
0:42:32.170,0:42:36.460
nächsten Frage: Welche bahnbrechenden[br]Erkenntnisse erhoffst du dir oder team ihr
0:42:36.460,0:42:37.570
euch in den nächsten Jahren oder[br]Jahrzehnten?
0:42:37.570,0:42:40.970
Knispel: Genau das vielleicht an der[br]Stelle, wie es euch gesagt hat. Team ist
0:42:40.970,0:42:46.010
an der Stelle weltweite Gruppe von rund[br]1700 aktuell Forscherinnen und Forschern,
0:42:46.010,0:42:48.950
die an den Detektoren, an der[br]Datenanalyse, an allen möglichen Aspekten
0:42:49.850,0:42:53.600
dieses, dieses, dieses Themas forschen.[br]Generell geht es erst mal darum, dass wir
0:42:53.600,0:42:56.000
jetzt sozusagen das weitermachen, was[br]schon angesprochen hat Wir machen mehr
0:42:56.000,0:42:59.660
Astronomie. Wir wollen aber auch[br]Astronomie zusammen mit anderen Astronomen
0:42:59.660,0:43:03.260
und Astronomen machen. Das, was jetzt an[br]einem Fall gut gemacht haben, wo wir eben
0:43:03.260,0:43:07.430
die Neutronenstern, etwas gesehen haben.[br]Das wird regelmäßiger werden. Aber am Ende
0:43:07.430,0:43:11.030
ist zum Beispiel ein großer Durchbruch.[br]Wäre jetzt mit Einstein womöglich diese
0:43:11.030,0:43:15.140
kontinuierlichen Gravitationswellen, also[br]ein Neutronenstern, dann kein Hubble hat,
0:43:15.140,0:43:19.100
den rotierend herum schleudert? Das wäre[br]ein guter Hebel, um was über
0:43:19.100,0:43:22.550
Neutronenstern zum Beispiel zu lernen. Und[br]das wäre wirklich ein Durchbruch, weil man
0:43:22.550,0:43:26.510
da eben noch nicht so viel weiß, oder eben[br]wirklich gesehen in unser Signal.
0:43:26.510,0:43:29.030
Irgendwelche Abweichungen, die, die sich[br]nicht mit Allgemeine Relativitätstheorie
0:43:29.030,0:43:32.750
erklären lassen. Und dann haben wir[br]wirklich einen guten Ansatzpunkten. Hebel,
0:43:32.750,0:43:36.140
von wo aus man sagen könnte Okay,[br]vielleicht ist diese Version dann doch
0:43:36.140,0:43:40.070
richtiger, oder diese Version, weil da[br]kann man jetzt nur spekulieren und
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vielleicht hören wir, das wäre super geil,[br]aber irgendwann aus der Frühzeit des
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Universums noch Signale, vielleicht eher[br]mit Lisa oder so, mit diesem Weltraum
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detektor, wo wir das gewissermaßen den[br]Nachhall des Urknalls sozusagen wahrnehmen
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können. Das wäre auch sehr spektakulär.[br]Herald: Sehr gut, das wäre natürlich
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richtig. Ich habe tatsächlich eine letzte[br]Frage, bevor wir in die extended Q&A
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gehen: Ich picke jetzt mal eine, sind doch[br]sehr viele da. Tatsächlich. Und zwar
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Schwarze Löcher sind da nicht so häufig.[br]Wie kann es dann passieren, dass ich zwei
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zufällig treffen?[br]Knispel: Es ist richtig, die sind
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prinzipiell gibt es ja nicht so viele,[br]aber die treffen sich nicht zufällig,
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sondern die sind schon vorher als[br]Doppelstern System entstanden, als eine
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Möglichkeit das Bild entstehen vorher als[br]Sternensystem und diese Sternensystem, da
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macht einer irgendwann Supernova wird zum[br]schwarzen Loch, das andere macht Supernova
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wird zum schwarzen Loch. Oder es gibt[br]Phasen, wo die sich gegenseitig
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überlappen, sodass am Ende zwei schwarze[br]Löcher entstehen, die schon umeinander
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kreisen. Bin ich fertig? Das andere ist[br]die Möglichkeit, dass die einzelnen
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schwarzen Löcher sind, die aber in sehr[br]dichten Sternumgebungen rumlaufen, also
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z.B. sogenannten Kugelsternhaufen. Und da[br]dann zum Beispiel ein schwarzes Loch mit
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einem Stern ist, kommt ein schwarzes Loch[br]vorbei, kickt den einen Stern raus und
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dann habe ich auch ein Doppelstern System.[br]Das sind auch Fragen, die wir anhand der
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Gravitationswellen bei der Verschmelzung[br]beantworten können. Wie diese Systeme
0:44:48.770,0:44:51.410
entstanden sind, können wir jetzt noch[br]nicht, aber in Zukunft dann, wenn wir
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genauer messen.[br]Herald: Okay, ich bin sehr gespannt, was
0:44:53.520,0:44:56.910
für euch im nächsten Jahr noch rauskommt.[br]Ich sage es vielen lieben Dank, alles
0:44:56.910,0:44:59.880
Gute. Eine weitere Forschung und wie[br]gesagt, ich möchte es gibt die Möglichkeit
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da selber was zu tun. Danke noch mal für[br]eine Zeit.
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Knispel: Sehr gern.
0:45:07.829,0:45:15.850
*rc3 Nachspannmusik.
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Untertitel erstellt von c3subtitles.de[br]im Jahr 2022. Mach mit und hilf uns!