 Wir haben unseren allerletzten Astro-Talk heute und nachdem wir jetzt relativ viel über Bilder hatten, machen wir das Ganze mit dem Universum erforschen heute mal anders und zwar über Sound und zwar mit Gravitationswellen. Jemand, der sich damit wirklich gut auskennt, ist der Benjamin Grisbel, denn seine Lieblingssterne sind Neutronensterne und er hat auch schon ein paar davon entdeckt und er hat auch Bereich Pulsaren und Gravitationswellen geforscht. Ich würde sagen, du bist der, der es am besten sagen kann, wie man sowas genau macht. Benjamin, wir sind mega gespannt. Alles klar. Vielen Dank für die nette Einführung. Moin hier aus dem Norden von Hannover, wo ich euch einen Überblick geben will über Astronomie mit Gravitationswellen. Wer das AppStrike gelesen hat, weiß, das ist ein ganz aktuelles Thema. Das ging so richtig vor ungefähr sechs Jahren los. Bis dahin hat man eben Astronomie nur in Anführungszeichen mit Teleskopen machen können. Das bedeutet, man hat ins Weltall geschaut, elektromagnetische Wellen aufgefangen, mit speziellen Observerteurientalchen aufgefangen, aber zwar am Ende alles wie so ein Sturmfilm sozusagen. Und das, was die Gravitationswellen jetzt machen, ist, diesem Sturmfilm in bestimmten Bereichen Sound hinzuzufügen oder aber auch uns Sound zu geben, wo wir gar nichts sehen können. Das, was man damit machen kann, das möchte ich hier so ein bisschen erklären und näher bringen, wie unsere Instrumente funktionieren und was wir dann darüber damit über das Universum lernen können. Wenn es um Gravitationswellen geht, werden sich wahrscheinlich viele erst mal die Frage stellen. Ja, okay, Gravitationswellen habe ich vielleicht schon mal gehört, aber was ist denn das genau? Und das ist natürlich entscheidender Punkt, dass man das am Anfang richtig versteht. Grundsätzlich sind Gravitationswellen Schwingungen von Raum und Zeit und eine Konsequenz aus der allgemeinen Relativitätstheorie. Und man kann Relativitätstheorie ganz kurz tatsächlich mit Lebensmitteln mit einem Apfel und einem Wackelpudding hier erklären. Natürlich nur der grüne, leckere Wackelpudding. Die anderen sind ja nicht so gut und das, was wir aus Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, das ist die von 1915 lernen, ist, dass Raum und Zeit sich ein bisschen wie dieser Wackelpudding verhalten. Also Raum und Zeit, die man so im Alltag ja als statische Sachen erfährt, so zu sagen. Der Raum scheint immer gleich zu sein, ist im großen Maßstab. Und auch wenn man ganz genau hinguckt, eben nicht so. Und das verrät uns Einstein 1915 mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie. Die sagt, zum einen müssen wir Raum und Zeit gemeinsam betrachten zu einer vierdimensionalen Raumzeit. Kann ich mir nicht vorstellen, ist okay, wenn ihr euch das nicht vorstellen könnt, aber man kann das in drei Dimensionen sich so ein bisschen wie so ein Wackelpudding vorstellen. Denn was Einstein sagt, ist Raum und Zeit oder diese Raumzeit, die verändert sich in der Anwesenheit von Massen. Bei unserem Wackelpudding ist das relativ offensichtlich, wenn ich einen Apfel reinpacke, verändert sich die Form, die Geometrie dieses Wackelpuddings rund um den Apfel. Und genau das ist das, was auch in Einstein's Relativitätstheorie passiert. Massen verändern Raum und Zeit, um sich herum oder mathematisch, physikalisch gesprochen. Sie verändern die Geometrie der Raumzeit. Das bedeutet, der Raum und die Zeit werden gekrümmt. Im Wackelpudding ist das relativ offensichtlich, dass da irgendwas gekrümmt wird. Das, was wir als Konsequenz wahrnehmen, ist das, was wir bisher Schwerkraft genannt haben. Denn alles folgt immer dem kürzesten Weg in einer Raumzeit. Und wenn die Geometrie sich verändert hat, dann ist der kürzeste Weg an anderer. Und Objekte beschreiben andere Wege, wenn Massen da sind, als wenn keine Massen da sind. Das ist einfach statisch Schwerkraft bei Einstein ganz grob umrissen. Was aber auch noch rauskommt und das verrät uns Einstein dann ist, dass wenn Massen sich beschleunigt bewegen, also anfangen zu wackeln, dass dann die Raumzeit selber auch wackeln kann, so wie dieser Wackelpudding das tut. Das bedeutet, wenn sich Massen beschleunigt bewegen, wie eben in dem Video der Apfel, fängt die gesamte Raumzeit an zu schwingen. Diese Schwingungen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit als Wellen durch Raum und Zeit aus. Die nennen wir dann Gravitationswellen. Und diese Gravitationswellen bieten uns einen neuen Sinn zur Wahrnehmung des Universums. Die sind, wie wir dann sehen, werden so ein bisschen wie das Hören des Universums. So wie Schallschwingungen in der Luft sind, sind Gravitationswellen, Schwingungen von Raum und Zeit ausgelöst durch sich beschleunigt bewegende Objekte. Dieses Ausbreiten tun Sie, wie gesagt, mit Lichtgeschwindigkeit. Und das Wichtigste ist, dass diese Schwingung in Raum und Zeit, das all im Grunde genommen fast ungehindert durchläuft und von allen massereichen Objekten erzeugt wird. Das bedeutet, wenn irgendwo eine Masse sich beschleunigt bewegt, werden gleich sehen, dass da reicht nicht jede kleine Masse aus, sondern die muss schon relativ groß sein, um was Messbares zu erzeugen. Aber wenn sich diese Masse beschleunigt bewegt, erzeugt sie diese Gravitationswellen, die Raum und Zeit in Schwingungen versetzen. Und die kommen dann im Grunde genommen ungehindert, alles durchlaufen bei uns an. Also wir können auch Gravitationswellen von unten durch die Erde wahrnehmen und müssen nicht wie mit einem Teleskop klaren Himmel haben. Es ist völlig egal, was da im Weg ist, nicht nur hier vor Ort, sondern auch im All. Und das bedeutet natürlich, wir können viel mehr wahrnehmen, wenn es den Gravitationswellen erzeugt, weil es egal ist, ob da irgendwas Absorbierendes im Weg ist. Ich habe es schon gesagt, beschleunigte Massen, das ist zwar im Allgemeinen richtig, dass ich auch mit meiner schüttelnden Faust irgendwie Gravitationswellen theoretisch erzeugen kann. Aber in der Praxis ausreichend starke Signale gibt es nur von schweren Dingen, die sich wirklich schnell bewegen. Deswegen ganz kurzer Überblick, was sind denn die Quellen von Gravitationswellen, die wir sehen und erwarten können. Das eine sind pare schwarzer Löcher, der jetzt noch nicht weiß, was ein schwarzes Loch ist. Ich sage da gleich was dazu. Am Ende ein sehr kompaktes, sehr kleines, massreiches Objekt. Und wenn wir zwei von denen haben, dann können die sich umkreisen. Und wenn die sich umkreisen, bewegen sie sich beschleunigt und erzeugen Gravitationswellen. Es kann auch ein paar von zwei Neutronensternen sein. Auch hier kommt gleich noch was in Neutronensterne, andere kompakte Objekte. Diese Paare können sich auch umrunden, dabei Gravitationswellen abgeben. Kann auch eine Kombination aus beiden geben, ein schwarzes Loch und ein Neutronenstern, die einander umrunden. Auch das gibt Gravitationswellen. Alle diese drei in der oberen Zeile, diese Arten von Gravitationswellenquellen haben wir bereits beobachtet. Was wir uns noch erhoffen, sind einzelne Neutronensterne, die nicht ganz rund sind, aber um die eigene Achse rotieren. Oder aber explodierende Sterne, sogenannte Supernova-Explosionen in unserer Galaxie. Das sind so Dinge, wo wir wissen, das gibt Gravitationswellen ab. Wir haben sie bisher halt nur noch nicht gesehen, vielleicht weil die zu selten sind, als dass wir sie regelmäßig wahrnehmen könnten. Und dann gibt es hier noch die drei Fragezeichen. Es kann natürlich sein, dass es noch andere Quellen gibt, von denen wir bisher gar keine Ahnung haben. Und das wäre so, dass eigentlich richtig cool ist, wenn wir irgendwann einen Signal sehen, wo wir wissen, okay, das ist echt, das haben wir gesehen, aber wir haben keine Ahnung, was es ist. Das ist immer so, dass der Fall, wo dann Wissenschaft wirklich spannend wird. Jetzt, wie versprochen, kurz zu diesen Hauptakteuren, die uns durch den Vortrag gleiten, also die Dinge, die wir gesehen haben, das eine sind Neutronensterne. Neutronensterne und schwarze Löcher entstehen in diesen eben schon erwähnten Sternexplosionen, wenn Sterne, die schwerer sind als unsere Sonne am Ende ihres Lebens, in ihrem Kernbereich in sich zusammenbrechen. Die bilden an so einen schweren Kern aus Eisen aus und dieser Kern wird irgendwann so schwer, dass die Materie nicht mehr stabil aufrecht erhalten wird. Dann bricht die zusammen. Wenn es hinreichend leicht ist, kommt ein Neutronenstern raus. Den sieht man hier in der künstlerischen Darstellung, das ist diese blau-weiße Kugel da, im echten Größenvergleich mit Hannover. Zum Glück ist da nicht echt ein Neutronenstern, denn wenn das der Fall wäre, dann wäre die Erde so nicht mehr da. Denn dieser kleine Neutronenstern, der ungefähr so groß ist wie Hannover, sieht man im Satellitenbild, ist ungefähr 1,5-mal so schwer wie unsere Sonne, manche auch zweimal so schwer, also wirklich richtig viel Masse, aber auf sehr kleinem Raum, denn das Ding hat gerade mal 20 Kilometer Durchmesser. Bedeutet, die Dichte von diesem Neutronenstern ist im Grunde genommen die Dichte eines Atomkerns. Das Materie, in der der ganze Leeraum in den Atomen weggepackt ist, weggequetscht ist sozusagen, das passiert, wenn der Sternenkern zusammen bricht. Und Einzelne von diesen Neutronenstern wissen wir, gibt es die, drehen sich bis zu 700 Mal pro Sekunde, das ist also deutlich schneller als der übliche Standmixer in der Küche. Deswegen, weil das so extreme Objekte sind, die zusätzlich auch noch krasse Magnetfelder haben, sind das so mit meinen Lieblingsobjekten, meine Lieblingssterne, weil die eben Materie unter ganz extremen Bedingungen haben. Und das Universum, das Universum uns da Dinge liefert, die wir praktisch nicht im Labor erzeugen können. Wenn dieser Neutronenstern, der ist an sich stabil, wenn jetzt aber noch mehr Materie wieder drauf fällt von dem zusammenbrechenden Stern, dann ist da auch nicht mehr genug, sozusagen, physikalischer Druck von innen aufbaubar, dass das Ganze zu einem schwarzen Loch zusammenfällt und die Materie letztendlich der Relativitätstheorie nach auf einen unendlich kleinen Punkt zusammenschrumpft. Diesen unendlich kleinen Punkt ist die Singularität in der Mitte dieses ganz einfachen schwarzen Lochs, das ich jetzt hier nicht drehen soll. So ein schwarzes Loch hat wenig Eigenschaften. Das hat die Masse in einem Punkt, dann gibt es einen sogenannten Ereignishorizont. Das ist die Distanz, ab der ich nicht mehr entkommen kann, ab der ich im Prinzip schneller als mit Lichtgeschwindigkeit wegfliegen müsste. Dieser Ereignishorizont unterteilt das Universum in zwei Bereiche. Es gibt jenseits des Ereignishorizonts aus unserer Sicht von außen und diesseits. Und sobald ich jenseits bin, komme ich nicht mehr raus. Deswegen schwarzes Loch, weil alles, was da reinfällt, darin verschwindet. So ein schwarzes Loch hat im Prinzip eine Größe, die kann man mit diesem sogenannten Schwarzschildradius angeben. Das ist eine von den zwei Formeln, die hier vorkommt. Da sind Konstanten drin. Dieses R, der Schwarzschildradius, bestimmt sich letztendlich aus Gravitationskonstant. Das ist das große G der Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat unten und M der Masse des schwarzen Lochs. Also je schwerer das schwarze Loch, desto größer. Schwarze Löcher sind aber extrem langweilig. Die haben genau drei Eigenschaften. Die haben eine Masse. Wenn ich die Masse kenne, dann weiß ich schon sehr viel über das schwarze Loch. Die haben einen Drehimpuls, was man als Spinn bezeichnet. Also die können rotieren um die eigene Achse, weil die reinfallende Materie auch rotieren kann. Und die haben theoretisch noch eine elektrische Ladung, die aber in der Natur nicht vorkommt, weil der Stern insgesamt der Zusammenricht elektrisch neutral ist. Das bedeutet, schwarze Löcher sind wirklich langweilige Dinge. Da brauche ich ein paar Zahlen, Masse und den Drehimpuls. Das sind drei Zahlen, wenn ich will, um die Ausrichtung zu haben. Und dann kenne ich das schwarze Loch. Das wird egal, was der schwarze Loch einfallen. Einfallen lassen, am Ende kommen, vielleicht das ganze Ding durch ein paar Zahlen schreiben. Das sind die Objekte, die wir beobachten können und die wir mit den Gravitationswellen dann. Und das erkläre ich gleich noch ausmessen können und etwas über sie erfahren können. Das ist das Besondere. Denn schwarze Löcher sind schwarz, kann ich nicht sehen. Das bedeutet, ich habe wenig Möglichkeiten, die zu beobachten, außer mit Gravitationswellen. Und die Neutronensterne sind, wie wir gesehen haben, sehr klein. Und selbst wenn die heiß sind, leuchten die nicht besonders hell. Das bedeutet, ich sehe unter Umständen nicht sehr viele und kann die dann auch nicht genau erforschen in ihren einzelnen Eigenschaften der Materie. Das kann ich mit Gravitationswellen auch tun. Jetzt aber zurück zu den Gravitationswellen und unserem zitternden Wackelpudding. Wie messigt es denn eigentlich? Also, was sind denn jetzt wirklich die Effekte? Offensichtlich ist die Raumzeit nicht ein Wackelpudding in Waldmeistergeschmack, sondern eine physikalische Eigenschaft, an der ich ja irgendwie tatsächlich was festmachen kann. Und da können wir uns übertrieben angucken, was Gravitationswellen machen. Stellen uns vor, wir sind irgendwo in der Schwieriglosigkeit im freien Fall. Dann können wir aus kleinen Massen so ein Kreis vor uns setzen. Der schiebt dann, wenn wir nichts machen, idealerweise, lange in dieser Kreisform vor sich hin. Wenn jetzt eine Gravitationswelle kommt und von hinten oder von vorne senkrecht durch diesen Ring läuft, also jetzt hier senkrecht aus dem Schirm oder in den Schirm rein, dann deemt und staucht diese Gravitationswelle den Raum senkrecht zu ihrer Ausbereitungsrichtung extrem übertrieben dargestellt, so wie man es hier sieht. Das bedeutet, der Raum wird einmal in der waagerechten zusammengedrückt und gleichzeitig in der senkrechten gestreckt und in der nächsten halben Welle andersrum. Das ist der Effekt, den Gravitationswellen haben und das ist der messbare Effekt, den ich versuchen muss, irgendwie wahrzunehmen. Das sind Längenänderungen. Ja, es ist jetzt hier extrem übertrieben dargestellt. Wenn wir so durchgeknetet werden, würden wir es ja merken. Grundsätzlich gilt diese Längenänderung, die wir messen, ist ein relativer Effekt, weil der Raum selber gedehnt und gestaucht wird. Bedeutet, wenn ich etwas Größeres betrachte, dann wird natürlich auch die Längenänderung am Ende größer oder kleiner. Ich könnte es immer in Prozent angeben, wobei sich herausstellt, dass Prozent oder Promille hier nicht eine gute Größe einheit ist. Denn die relative Längenänderung bei den stärksten Gravitationswellen, die wir aus dem Welt also erwarten können, ist bei 10 hoch minus 21, also von einer Länge 1.000. Davon ein Milliardsel und von diesem 1.000. Im Jahrzel nochmal 1 Milliardsel. Klingt unvorstellbar klein. Ist es auch, bedeutet nämlich, dass die Bahn der Erde sich um den Durchmesser eines einzelnen Atoms ändert, also ist die Bahn der Erde um die Sonne. Ich muss also im Prinzip, um Gravitationswellen zu messen, den Abstand zwischen Erde und Sonne auf ein Atom genau bestimmen, was offensichtlich nicht geht. Grundsätzlich, was da drin steckt in diesen Gravitationswellen, wenn man die ausrechnen will, konkret, dann ist das rechts in dieser Formel, sieht man, eine zweite Zeitableitung. Das ist dieses D2 nach dt². Das Qij ist das Quadrupulmoment der Massenverteilung. Davor stehen jede Menge Zahlen, Konstanten. Und das, was die Gravitationswellen am Ende so klein macht, ist dieses 1 durch Lichtgeschwindigkeit, 1 durch C hoch 4, was da steht. Das bedeutet, egal, was ich rechts habe, ich teile das immer durch Lichtgeschwindigkeit hoch 4. Da wird alles, was da drin steht, unglaublich klein. Und am Ende liegt es daran, dass die Raumzeit, die ich versuche, Entschwingungen zu versetzen, dass die unglaublich steif ist letztendlich. Mich unglaublich viel Energie reinpummen muss, damit tatsächlich sich da irgendwas bewegt. Und es ändert sich auch noch mit dem Abstand, je weiter ich weg bin, desto schwächer ist es. Nichtsdestotrotz gibt es Instrumente, die können diese winzigen Längenänderungen messen. Und das können wir uns hier einmal anschauen. Das sind sogenannte Laserinterferometer. Prinzip ist ganz einfach. Ich habe ein Laser und strahle von dem Licht auf einen Strahlteiler. Das wird jetzt in zwei sogenannte Arme aufgeteilt. Durchläuft lange Strecken, wird dort zurückreflektiert, trifft sich wieder am Strahlteiler und wird dort überlagert. Und je nachdem, wie diese beiden Wellen zusammenkommen, heben sie sich entweder jetzt perfekt auf ihre elektrischen Feldern. Das kommt kein Licht heraus. Wenn jetzt aber eine Gravitationswelle kommt, führt die eben zu einem denen und stauchende Arme genauso wie ich das gezeigt habe. Und hier in einer vereinfachten Version ist es dargestellt, jetzt würden sich die Spiegel bewegen. Und das hat zur Folge, dass hier im Ausgang des Detektors die Wellen zueinander verschieben und die Helligkeit sich ändert. Das bedeutet, so ein Laserinterferometer übersetzt mir Gravitationswellen in Helligkeitsänderungen, die elektronisch aufzeichnen kann, beispielsweise. Von diesen Laserinterferometern gibt es derzeit auf der Welt fünf Stück, die im Prinzip in Betrieb sind. Hier sieht man Bilder von vier. Es gibt noch einen unterirdischen Detektor Kagra, von dem man ganz offensichtlich kein so einfaches Bild zeigen kann. Die haben alle im Prinzip denselben Aufbau. Das ist ein großes L in der Landschaft, dass eben diese Laserlaufstrecken, die ich eben gezeigt habe, beherbergt. Das uns nächstgelegene sozusagen ist, also ich weiß es nicht, wo ihr alle sitzt, aber wenn man in Deutschland ist, das nächstgelegene ist in der Regel Geo 600. Das ist das von unserem Institut zusammen mit britischen Partnern betriebene Gravitationswellen Observatorium Südlich von Hannover. Da ist der Fokus auf Technologieentwicklung, weil es immer der kleinste Detektor von allen gewesen ist. Und da sind die Messstrecken nur 1,2 Kilometer lang. Der nächste größere Detektor Kagra befindet sich in der Nähe von Pisa in Italien. Da sind das drei Kilometer lange Laser Messstrecken. Und ihr erinnert euch, die größer, desto empfindlicher kann ich messen, weil meine Längeänderung am Ende größer wird. Kagra hat auch drei Kilometer lange Messstrecken. Das befindet sich in Japan. Und die beiden größten Detektoren sind die LIGO Detektoren in Hanford und in Livingston, die haben vier Kilometer lange Laser Messstrecken. Um kurz eine Idee davon zu geben, was die messen müssen, die relative Längeänderung, wir erinnern uns, ist maximal 10 hoch minus 21. Schwächer geht immer, wenn es geringere Massen sind, wenn es weiter weg ist oder so. Jetzt habe ich hier eine 1.000 grob, 1.000 Meter lange Strecke. Das bedeutet, die absolute Längeänderung ist 10 hoch minus 18 Meter. Das ist der tausendste Teil eines Atomkerndurchmessers ganz grob. Das bedeutet, ich muss so winzige Längeänderung messen, aber mit diversen technischen Kniffen, die wir uns jetzt nicht alle angucken wollen, können wir gerne in den Fragen drauf eingehen oder in der Extended Session am Ende. Die erreicht man eine noch viel höhere Messgenauigkeit und kann es eben tatsächlich nachweisen. Am Ende sind diese Detektoren empfindlich für Gravitationswellen mit Frequenzen im Audiobereich. Das bedeutet, aber wenn ich Schwingungen der Raumzeit im Audiobereich messen kann, dann kann ich natürlich das Ganze als Mikrofon für Gravitationswellen betrachten. Das bedeutet, ich kann dann eben wirklich Dinge hören, die im Weltall passieren und im wahrsten Sinne des Wortes, das bedeutet, ich kann das Ausgangssignal im Prinzip wirklich irgendwo drauflegen und anhören, was dann dabei rauskommt. Diese Detektoren lauschen ins All. Sie tun das auch sehr empfindlich. Hier ist nur ein Beispiel, das was man hier sieht sind Spektra des Hintergrundrauschens, das in diesen Detektoren anliegt und zwar in der letzten gemeinsamen großen Messkampagne, die 2020 dann auch durch die Pandemie vorzeitig beendet wurde. Was man sieht hier auf der Querachse ist die Frequenz der Gravitationswellen, die man versucht zu messen in der logaritmischen Skala. Links 10 Hertz, rechts 6 Kilo Hertz, glaube ich. Das bedeutet, es ist so ein guter Teil des Audiospektrums. Man sieht verschiedene farbige Kurven für jeden Detektor einen. Wir gucken uns einfach die blaue und die rote an, weil das die am weitesten unten liegende sind. Und auf der Hochachse sieht man die Empfindlichkeit, verglichen mit einer Gravitationswelle einer bestimmten Stärke sozusagen. Je tiefer diese Kurven liegen, desto geringer ist das Hintergrundrauschen. Das kommt aus fundamentalen, physikalischen, aber auch instrumenten Quellen. Und das Ziel ist es am Ende, diese Empfindlichkeitskurve so weit runterzudrücken, dass sich mehr Gravitationswellen messen kann. Und die beiden am tiefsten liegenden sind die von den beiden größten Detektoren von den LIGO Hanford und LIGO Livingston, die rote und die blaue Kurve. Und die stärksten Gravitationswellen, die wir erwarten können, die wären so ganz grob auf der Höhe dieser grünen Querlinie bei diesem 10 auch minus 21. Und die Frequenzen sind typischerweise so im mittleren Frequenzbereich, also irgendwas zwischen 100 und 1000 Hertz. Und da sieht man zwischen einem Signal, dass diese Stärke hat und dem Rauschen darunter ist ein deutlicher Abstand, das bedeutet das Signal zu Rauschverhältnis, so der Signal Rauschabstand ist bei den LIGO Detektoren so hoch, dass man diese Signale auf jeden Fall selber laut sozusagen messen kann. Und das tun wir üblicherweise sind das mehrere Messkampagnen hintereinander, die teilweise von Umbaupausen, kurzen Umbaupausen, aber wie auch jetzt gerade jahrelangen Umbaupausen unterbrochen werden, in denen man die Detektoren verbessert. Und wir haben gemessen das erste Mal 2015 begonnen, seitdem drei Messkampagnen gemacht. Der letzte, wie gesagt, war im März 2020 zu Ende. Und wir haben vieles gemessen. Ich zeige das jetzt einmal im Überblick und dann gucken wir uns ein paar Highlights an und beantworten die Frage, was haben wir denn bisher entdeckt und was haben wir daraus gelernt. Das hier ist dieses Maß ist in der Stella Grafiat, ist sozusagen der Überblick aller verstorbenen Sterne, deren Überreste wir gesehen haben. Man sieht vor allem erst mal viele blaue Kugeln. Diese blauen Kugeln stellen jeweils die von LIGO, Virgo und Kagra gemessenen schwarzen Löcher dar. Die Höhe über der Querachse zeigt einfach an, wie schwer sie sind. Und man sieht, dass da gibt es einige, die sind deutlich über 100 Sonnenmassen schwer. Also das Schwerste, das in der Mitte sich hier befindet, da kann man sehen, dass es ungefähr 100 Sonnenmassen schwer und dann gibt es darunter noch einen Punkt, der auf einem Pfeil liegt. Das ist so um die 80, na ja, ich glaube 60 Sonnenmassen schwer oder sowas. Das bedeutet, wir haben zwei schwarze Löcher, die umrunden einander berühren sich irgendwann und verschmelzen zu einem neuen schwarzen Loch. Und das ist da dort dargestellt. Ich gehe einmal kurz hier rüber in das Fenster. Das ist also hier in der Mitte dieser dieses schwarze Loch bei 60 Sonnenmassen. Da drüber eins knapp über 100 Sonnenmassen und die verschmelzen dann zu einem von 160 Sonnenmassen ungefähr. Das ist so ein typisches Signal, was wir sehen. Und von diesen verschmelzenden schwarzen Löchern haben wir 90 Stück gesehen. Das bedeutet, wir haben eben viele verschmelzende schwarze Löcher gesehen. Das ist das Haupt, die Hauptobjekte, die wir entdecken. Dann sieht man unten noch orange Kugel, die bei niedrigeren Massen sich befinden. Das sind diese sogenannten Neutronensterne, die alle eben so maximal zwei Sonnenmassen schwer sind. Da sieht man auch zwei Verschmelzungen von Neutronensternen mit Neutronensternen zu. Wir wissen es nicht genau, wahrscheinlich schwarzen Löchern. Und es gibt auch ein paar Objekte, wo eben diese Kombination von schwarzem Loch und Neutronenstern zusammenkommt. Die roten und die gelben Punkte sind vorher bekannte schwarze Löcher und Neutronensterne aus anderen indirekten Beobachtungen fall der schwarzen Löcher. Aus all diesen Beobachtungen können wir jetzt viel schließen. Und das fasse ich nur ganz kurz zusammen, bevor wir uns die Highlights angucken wollen. Das eine, was wir gelernt haben, ist Einschen hatte auch mal Unrecht. Einschen hat nämlich Zeit seines Lebens bezweifelt, dass diese Lösung seiner allgemeinen Relativitätstheorie, die schwarze Löcher sind, in der Natur existieren wird. Er hat gesagt, das kann nicht sein, es entsteht nicht. Er hat durch Papers geschrieben und argumentiert, die Natur wird zur Entstehung von diesen Objekten nicht erlauben. Jetzt sehen wir Dinge, die sich so verhalten, die schwarze Löcher. Also da hat er mal Unrecht gehabt. Er hat natürlich wieder Recht gehabt, weil seine Relativitätstheorie die Gravitationswellen beschreibt. Also wir wissen, dass die Gravitationswellen sehr exakt von seiner Theorie beschrieben werden, was wieder so ein bisschen langweilig ist, weil man sich erhofft hat, vielleicht irgendwo Ansätze zu finden, wo die Relativitätstheorie dann nicht stimmt. Weil wir wissen, es ist nicht der Weißerletzter Schluss. Wir können die eigenschaften schwarzer Löchenschlöcher direkt messen, zum Beispiel ihre Massen, aber auch ihre Spins in einigen Fällen und können uns einen Überblick verschaffen darüber. Zum Beispiel, wie sieht denn die typische Population von verschmelzenden schwarzen Löchern aus? Wie schwer sind die? Wie schnell drehen die sich umeinander? Welche Massenverhältnisse gibt es denn und so weiter? Und das sind so die groben Dinge, die man aus der ganzen Populationsgeschichte machen kann. Wie das in typischen funktioniert, will ich ein paar Beispielen zeigen. Signale haben bei uns immer einen relativ unspektakulären Namen. Die heißen dann sowas wie GW 150914. Das ist einfach die Gravitationswelle oder eben Gravitational Wave aus dem Jahr 2015. Die ersten beiden Ziffer, dem neunten Monat und den 14 Tag. Also das ist die Gravitationswelle, die man am 14.9.2015 gemessen hat. Das war auch das allererste Signal, das man gesehen hat. Und das, was die Detektoren dann tatsächlich messen, das sind hier nur ganz wenig bearbeitete Rohdaten. Das kann man hier sehen. Das sind beides Zeitreihen, die jeweils ungefähr 0,25 Sekunden der Daten zeigen. Links in Rot, die Daten von dem einen Leihgodetektor. Rechts in Blau, die Daten von dem anderen Leihgodetektor. Die Hochachse zeigt hier die Stärke der Gravitationswellen in Einheiten von diesen 10 nach minus 21. Und wir können es an der roten Kurve das angucken. Die fängt so bei 0,3 Sekunden ungefähr. Sieht man, dass sich da so langsam so eine Welle aufbaut. Diese Welle wird in der Amplitude höher und in der Frequenz höher bis zu ungefähr 0,43 Sekunden. Dann hört das auf. Wenn man sich das anhört, ist das so ein ... Und dieses typische Geräusch, das ist das, was man mit verschmelzenden Objekten bekommt. Die Objekte umrunden einander, geben Gravitationswellen ab, kommen einander immer näher und näher, umrunden einander immer schneller. Die Beschleunigung wird größer, die Gravitationswelle wird lauter und irgendwann berühren, die sich und verschmelzen zu einem neuen Objekt, dass alleine keine Gravitationswellen mehr abgibt, das Signal hört auf. Wenn man uns in beiden Detektoren identisch sieht und das zeigt die blaue Messung sozusagen von dem anderen Leihgodetektor rechts daneben, das rote ist noch mal ein bisschen gespiegelt, zeitlich verschoben, drunter gelegt, dann weiß man, okay, das ist wahrscheinlich echt, das wird statistisch ausgewertet, inwieweit das tatsächlich zusammenhängt. Am Ende kann man aus dieser Form der Welle denn schließen, was da passiert ist. Und zwar in diesem Fall weiß man, dass da zwei schwarze Löcher mit ca. jeweils 30 Sonnenmassen verschmolzen sind. Das kann man auch demonstrieren. Da gibt es von LIGO so nette Online-Tools, wo man das ausprobieren kann, wie zum Beispiel Wellen, wie zum Beispiel die Massen und die Empfindlichkeit sich auswirken. Und an der URL, die ich da unten eingeblendet habe, kann man sich so ein Film angucken, wo man die Daten, das ist das Blaue mit einer aus der Allgemeinen Relativität sich überrechneten Wellenform vergleichen kann. Und man kann jetzt an diesen Reglern hier rumspielen, einmal links die Gesamtmasse und rechts die Entfernung, bis man meint, man hat eben eine gute Übereinstimmung gefunden zwischen diesen beiden Größen, also zwischen den beiden Kurven, die man dort sehen kann. Und da kann man jetzt eben so einstellen, dann kommt man auf das, was ich eben gesagt habe, die Gesamtmasse so um 64 Sonnenmassen ungefähr. Empfindlichkeit, kommt man so auf ungefähr 1,3 Milliarden Lichtjahre. Dann bekommt man eine relativ gute Übereinstimmung zwischen den beiden Kurven, die natürlich noch das Detektorausch da drauf haben und dem eigentlichen und zwischen der theoretischen Kurve und dem gemessenen Signal. Und so kann man ganz grob Eigenschaften messen. Der Spinnen würde die Form dann noch mal anders verändern und so weiter. Man könnte jetzt den Eindruck bekommen, dass da irgendwie nicht viel passiert, weil dieses Signal so unvorstellbar klein ist. Das ist 10 minus 21. Das bedeutet, wir haben wirklich gemessen, wie sich um einen Tausendstelatomkehren durch Messer irgendwie da was bewegt hat in den Detektoren. Man kann sich aber angucken, was da Energie in der Energiedrin steckt. Und dazu kann man sich angucken aus dem Paper, was ist die Masse des ersten schwarzen Lochs, was ist die Masse des zweiten schwarzen Lochs und was unter Annahme, dass die Relativitätstheorie stimmt, ist die Masse des entstandenen Final Black Hole, also des entstandenen schwarzen Lochs. Sieht man, da fehlen scheinbar drei Sonnenmassen. Diese drei Sonnenmassen fehlen natürlich nicht. Die sind in Energie als Gravitationswellen abgegeben worden. Das bedeutet aber, diese drei Sonnenmassen werden mit E gleich M mal C Quadrat komplett in Gravitationswellen umgemandelt. Das verfolgt im Wesentlichen diesen letzten 0,2 Sekunden. Und das ist temporär der Vorgang mit der größten Leuchtkraft. Man sieht ja nichts im gesamten Universum. Die Leistung ist in der Spitze 50 Mal so hoch wie alle Sterne des Universums gleichzeitig. Aber es ist eben vollkommen unsichtbar. Wir können es nur mithilfe unserer Detektoren tatsächlich dann wahrnehmen. Man kann auch bestimmen, woher das Ganze kam, weil wir zwei Detektoren mindestens haben. Das ist dann so, wie wir mit unseren Ohren wahrnehmen können, von woher etwas kommt, kann man das bei den Detektoren auch machen. Eine andere spannende Frage, auf die man neue Antworten bekommen hat mit Gravitationswellen, ist die nach dem Ursprung des Golds im Universum. Also Gold spielt auf der Erde kulturell und wirtschaftlich immer noch eine Rolle. Und man hat schon lange die Vermutung gehabt, dass Elemente wie Gold und Platin hier einmal umrundet, im Wesentlichen einen Ursprung haben in verschmelzenden Neutronensternen. Das ist hier einfach das Periodensystem der Elemente und wo die herkommen. Kurz nach dem Urknall gab es nur diese bläulichen Dinge, also im Wesentlichen Wasserstoff Helium und kleines bisschen Lithium. Sterne wie unsere Sonne, die Massenabensterne, können dieses hellgelb erzeugen. Das ist diese kleine Ecke unten bei Platin und Gold, die man jetzt sieht. Aber der allergrößte Teil von den schweren Elementen kommt tatsächlich aus den verschmelzenden Neutronensternen. Das ist dieses dunkel Orange. Und das war bisher eine Theorie, das kann man aber dann verifizieren, indem man sich verschmelzende Neutronensterne anguckt. Verschmelzende Neutronensterne tun mehrere Dinge, die geben zum einen zu allererst Gravitationswellen ab. Dann verschmelzen sie, sie geben einen gammastrahlen Blitz ab, das ist das Violette. Dann entsteht eine Explosionswolke, das ist dieses Bläuliche, das jetzt langsam abkühlt aufgrund des radioaktiven Zerfalls. Und wenn man da noch ein bisschen wartet, kann man auch nachleuchten sehen, wenn diese Stoßwelle, die dabei entsteht, mit dem Gas zwischen den Sternen zusammen stößt. Wenn man so etwas jetzt in allen Details beobachten könnte, dann könnte man ja sehen, ob es tatsächlich entsprechende Entstehung von schweren Elementen gibt. Und genau das kann man tun. Und genau das ist gelungen. Man hat nämlich einen Gravitationswellensignal gehabt, am 17.08.2017, beobachtet von den LIGO-Detektoren und dem VIRGO-Detektor, wo man zum einen erstmal Gravitationswellen gefunden hat, die eindeutig sagen, da verschmelzen zwei Neutronensterne. Spannend ist, jetzt gibt es dazu passenden Gammastrahlenblitz. Und das Ganze sieht man tatsächlich in dieser Darstellung. Die Verschmelzung der Neutronensterne erfolgt jetzt. Und 1,7 Sekunden später gibt es eine Nachweis von Gammastrahlen von einem Satelliten namens Fermi, der die Erde umrundet. Das könnte jetzt mal zufälliger Zusammenhang sein, aber man kann eine himmlische Schatzkarte malen, die ungefähr so aussieht. Diese Kugel, die man sieht, ist aus irdischer Sichtwählmitz in der Mitte dieser Kugel und das Außenrum wäre der gesamte Himmel sozusagen. Aus den LIGO und VIRGO Daten kommt heraus, das ist diese kleine dunkelgrüne Gurke, die mit LIGO-VIRGO markiert ist, innerhalb dieses Bereich sind irgendwo die Neutronensterne verschmelzen, zumindest die, die wir mit Gravitationswellen gemessen haben. Die Fermi-Beobachtung, die eines anderen gammastrahlen Satelliten, ist dieser Bereich, wo sich die beiden hellblauen und dunkelblauen Bereiche überschneiden, der auch perfekt überlappt mit dem Gravitationswellenbereich. Das heißt, der gammastrahlen Blitz kam mit sehr, sehr großer Wahrscheinlichkeit tatsächlich von dieser Neutronen- Sternverschmelzung. Diese leichte Verzögerung, die man gesehen hat, liegt nicht daran, dass die Gravitationswellen über Licht schnell sind, sondern dass in dieser Explosion, die da entsteht, es ein Moment dauert, bis die gammastrahlen durchbrechen. Was man jetzt machen kann, man kann die Entfernungsmessung der Gravitationswellen, kommt raus so ungefähr 130 Millionen Lichtjahr in dem Fall, verwenden und nach Galaxien suchen und gucken, ob da irgendwo ein neuer Stern aufgetaucht ist, nämlich diese Explosionswolke. Das gelingt ungefähr elf Stunden später. Das sieht man rechts in diesem Negativbild, neben einer Galaxie, die ungefähr 130 Millionen Lichtjahr weg ist, ist durch dieses Fadenkreuz markiert, ein neuer Stern aufgetaucht. Und dieser neue Stern, das heißt dann Kilo Nova, das ist die Explosionswolke, den kann man jetzt beobachten. Und da gibt es jetzt hier einen Zeitraffer, das ist jetzt eine Darstellung, so wie das in echt Farbe ungefähr aussehen würde. Der gelbe Fall ist reinmontiert, der zeigt, wo gleich einfach am Anfang jetzt nur die linke Seite angucken, wo diese Kilo Nova auftaucht. Das ist ein altes Archivbild, da ist die Kilo Nova noch nicht zu sehen. Dieser weiße Blob ist diese Galaxie, also ungefähr 100 Milliarden Sterne. Die meisten hellen Punkte sind irgendwelche Vordergrundsterne. Und wir starten jetzt einfach mal den Zeitraffer. Und dann sieht man, daneben taucht diese Explosionswolke auf, ist am Anfang heiß und blau. So vier, fünf Tage danach kühlt sie sich schon sichtbar ab, wird lichtschwächer und vor allem auch rötlicher. Jetzt so nach sieben Tagen ist die richtig schön tiefrot geworden. Das bedeutet, es kühlt sich eben weiter ab. Und man kann das Ganze verfolgen über längere Zeit. Und hier ist es so ungefähr nach 11 Tagen, bricht es ab. Man kann das ein bisschen länger sehen. Auf der rechten Seite sieht man Spektra, also die Energieverteilung über die, oder die Helligkeitsverteilung über die Farben. Dieses Spektrum hier ist links im sichtbaren Bereich, rechts sind wir dann irgendwie tief im Infraroten. Was man aber sehen kann, ist, dass es da bestimmte Dälen gibt. Also das ist nicht immer so eine schöne gleichmäßige Kurve, sondern da gibt es relativ charakteristische Dälen, so bei hier Werten zwischen 0,8 und 1,0. Und diese Dälen, die kommen von der Anwesenheit schwerer Elemente wie Gold und Platin, die ein Teil des Lichtes absorbieren und verschlucken. Was wir am Ende aus diesen Beobachtungen zusammen mit Computermodellen schließen können, ist, dass Gold, Platin und Co. eben tatsächlich im Wesentlichen aus verschmelzenden Neutronensternen stammen. Das bedeutet aber, wenn jemand jetzt Goldschmuck trägt, ist das mit allergrößter Wahrscheinlichkeit Überrest von einer Neutronensternverschmelzung, deren Überreste in die Urwolke unseres Sonnensystems mal bekommen sind. Also wieder so eine schöne, direkte Verbindung zum Kosmos. Zum Abschluss noch ganz kurz Überblick über ein paar Highlights, die wir auch noch hatten. Ich kann natürlich nicht alle 90 Signale da durchsprechen. Aber es gibt so ein paar Dinge, die besonders auffällig waren. Und das eine ist ein Signal vom 25.04.2019. Da gab es eine weitere Neutronensternverschmelzung im Hintergrund der künstlerische Darstellung, wo die Komponenten zusammen erstaunlich schwer waren. Das könnte der erste Hinweis darauf sein, dass es Neutronensternpaare gibt, die insgesamt schwerer sind als die, die wir bisher kennen. Möglich. Wir werden es nur dann wissen, wenn wir weiter beobachten und noch mehr solcher Signale sehen. In dem Fall haben auch nur die Gravitationswellen gesicht. Bis zum 12.04.2019 war es so, dass die schwarzen Löcher, die wir gesehen hatten, immer sehr ähnliche Massen hatten. Und wenn die sehr ähnliche Massen haben, dann könnte man jetzt erwarten, dass das fast immer so ist. Und am 12.04.2019 haben wir das erste Mal eins gesehen, wo das schwere schwarze Loch dreieinhalbmal schwerer ist als das leichte schwarze Loch. Das ist zum einen ein bisschen ungewöhnlicher. Kommt aber aus den Modellen auch Haus. Das erwarten wir. Was aber auch das Besondere ist, dass sich dann in dem Signal nicht nur eine Frequenz von den Gravitationswellen zeigt, sondern Obertyne, wie bei Musikinstrumenten. Vorher sage ich aus der Allgemeinen Relativitätstheorie, kann man auch hier wieder einen Haken dran machen. Am 14.08.2019 gab es so eine rätselhafte Verschmelzung, ein richtig mittler-schwarzes Loch, so 23, mal so schwer wie unsere Sonne, ist mit einem neunmal so leichten Objekt verschmolzen. Das könnte entweder das leichteste schwarze Loch sein, das wir kennen, oder der schwerste Neutronenstern, den wir kennen. Wir wissen nicht, was es ist. Wir können es auch nicht genau sagen anhand der Gravitationswellen. Aber es wird noch mehr solcher Signale geben. Und daraus kann man dann vielleicht irgendwann lernen, wie schwer so ein Neutronenstern werden kann, bevor zum schwarzen Loch wird. Das wissen wir nämlich nicht. Und wir haben am 21.05.2019 die Geburt eines sogenannten mittelschweren Lochs entdeckt. Das ist ein bisschen verwirrend vom Namen her. Mittelschwer ist alles, was schwerer als 100 Sonnenmassen ist. Also eigentlich sehr schwere schwarze Löcher, aber es gibt ja auch noch die extrem schweren, die über 100.000 Sonnenmassen. Und diese zwischen 100.000 und 100.000 Sonnenmassen, da wussten wir bisher nicht, ob es die wirklich gibt. Es gab so indirekte Hinweise. Da haben wir jetzt tatsächlich den eindeutigen Hinweis gesehen. Es gibt es. Und wir haben die Entstehung gesehen aus zwei schwarzen Löchern. Als allerletztes noch der Hinweis, wie kann ich, wie könnt ihr mitmachen, wenn euch das Ganze irgendwie interessiert? Da gibt es zwei Sachen. Linkerhand einmal. Wir betreiben am Institut Einstein at Home. Das ist ein verteiltes freiwilliges Rechenprojekt, wo man auf seinen Rechnern, aber auch Smartphones, Rechenzeit zur Verfügung stellen kann, entweder wenn die gerade nicht aktiv genutzt sind oder auch sonst währenddessen, um nach Neutronensternen zu suchen. Da gibt es verschiedene Suchen. Die Hauptsuche ist die nach Gravitationswellen von einzelnen Neutronensternen, die sich drehende, leichte Beule haben und dabei leise sogenannte kontinuierliche Gravitationswellen abgeben. Wir suchen aber auch nach Radiowellen und Gamma-Strahlen von diesen Neutronensternen und haben bisher über die Radiowellen und Gamma-Strahlen mehr als 80 neue Neutronensternen entdeckt. Im Vergleich zu den 3.000 insgesamt, die man kennt, ist das schon ein ganz ordentlicher Anteil. Die Gravitationswellen von diesen Objekten, das ist noch offen. Wer damit machen will, findet unter EinsteinatHome.org mehr Infos. Das Ganze ist zum Teil auch Quell-offen und man kann da auch in diesen Code selber reingucken und wenn da jemand irgendwie Verbesserungen hat, sind wir natürlich dafür immer offen. Das andere, wenn man mehr von der beobachtenden Seite kommt, es gibt eine App namens CHERP. Die URL steht da unten. Da wird man in dem nächsten Beobachtungslauf, der so Ende 2022 beginnen sollte, live darüber informiert, wenn neue Gravitationswellen gefunden wurden und kann gegebenenfalls mit seinen eigenen Teleskopen nachgucken, ob man denn da zum Beispiel ein Nachleuchten von verschmelzenden Neutronensternen sieht. Das kann man auch über eine Website machen. Das Ganze da ist aber eine Implementation, dass man es dann hoffentlich ab 2022 auch mit Push Notifications auf sein Handy bekommt. Sonst kann man sich das natürlich auch selber coden. So dass man dann gegebenenfalls nachts aufstehen und beobachten kann, wenn es da was zu sehen gibt. Ich bedanke mich schon mal für die Aufmerksamkeit und hoffe, wir haben noch ein paar Fragen. Haben wir. Ich möchte aber erstmal auch im Namen des CHERPs für den extrem spannenden und verständlichen Vortrag bedanken. Das haben mehrere hier gepostet. Ich höre auch dazu, das war wirklich ein sehr schöner Vortrag. Sehr verständlich erklärt. Wir haben sehr viele Fragen. Wir hatten am Anfang gleich ein Scheifergleich mit dem Dunkel-und-Raum. Da kann man ja die Wahrnehmung des Schalles, durch die Wahrnehmung des Schalles, etwas über die Geometrie des Raumes erfahren. Kann man das gleich jetzt auch für Gravitationswellen sagen? Und wenn ja, was verraten Sie über die Raumgeometrie? Okay, also die Idee ist sozusagen, wenn ich jetzt in dem Raum bin und was höre, dann kann ich daraus verstehen, wie der Raum, wie groß der Raum ist oder sowas. Ja, man kann, also es gibt spezielle Fälle, wo das geht. Das, was einige wahrscheinlich kennen, wird durch sogenannte Gravitationslinsen. Und dieser Gravitationslinsen-Effekt, der gilt auch für Gravitationswellen. Das bedeutet, wenn ich zum Beispiel zwischen mir und meiner Gravitationswellenquelle hier irgendwie im Weg ein schweres Objekt habe, dann wird die Gravitationswelle einmal hier rumfliegen und einmal darumfliegen und gegebenenfalls unterschiedlich lange brauchen. Und das kann man nutzen, um die Masse in der Mitte zu bestimmen. Das ist jetzt bei Gravitationswellen noch nicht der Fall, weil wir die eben nur ab und an sehen, so alle fünf Tage ungefähr derzeit. Aber in Prinzip kann man darüber zumindest über diese direkte Sichtlinie was erfahren. Über die Gesamtstruktur des Raumes kann man auch ein bisschen was erfahren, weil man Kosmologie mit den Gravitationswellen machen kann. Also man kann zum Beispiel bestimmen, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Das ist auch dann ein Maß für die Geometrie des Gesamtuniversums. Das ist dann eine neue unabhängige Messung, die jetzt noch nicht so genau ist wie die anderen, die wir haben, aber man kann prinzipiell Kosmologie machen, kann die Hubble-Konstante bestimmen ist mit großer Ungenauigkeit noch da in dem Bereich raus, wo man sie erwartet. Also da ist jetzt noch keine Überraschung, aber auch noch nichts ganz Neues sozusagen. Also nichts Überraschendes Falsches, aber auch nichts Überraschendes ganz Neues zu finden. Wie viele Eigenschaften hat in seinen Neutronenstern zusätzlich im Vergleich zum schwarzen Loch? Ja, das ist eine sehr gute Frage. Das wissen wir leider nicht, weil wir nämlich gar nicht genau wissen, wie so ein Neutronenstern im Inneren aussieht. Ich habe es gesagt, ganz grob ist so Materie bei Atomkern, Dichten, ganz grob gesprochen verändert sich das aber im Inneren auch und was man weiß, oben gibt es wahrscheinlich eine ganz Millimeter oder Zentimeter dicke Atmosphäre, die den Elektronen enthalten zum Beispiel kann. Dann gibt es darunter irgendeine Kruste, wo vielleicht auch noch schwere Atomkerne drin sind, aber je weiter man nach innen kommt, desto mehr rein Neutronen so peger wird es, deswegen heißen die Dinger auch Neutronensterne, weil im Wesentlichen halt fast nichts aus, sondern Neutronen übrig bleibt von dieser Kerninflusion. Aber wie das im Detail im Inneren vielleicht noch irgendwie exotische Materie, die aus Quarks oder so was besteht nur, das wissen wir nicht und deswegen am Ende gibt es, um so Neutronenstern zu beschreiben, beliebig viele sogenannte Zustandsgleichung, die mir sagen, wenn da so und so viel Druck und diese Temperatur ist, dann ist das Ding so und so groß und bei der und der Masse. Und da die unbekannt ist, wissen wir es nicht und es gibt einfach im Grunde genommen, wenn man will, unendlich viele Parameter, die man einstellen kann. Aber das ist genau der Trick, wenn man die Gravitationswellen sagen kann, das Ding war genau so schwer und so groß oder hat sich, das kann ich nämlich dann idealerweise sehen, so und so verformt durch die Gezeitenkräfte von seinem Partnerobjekt, dann kann ich was über die Zustandsgleichung lernen. Und es geht in Einzelfällen schon, das haben Kollegen bei unserem Institut gemacht, die haben dann ausgemessen, wie groß das Ding war, aller Wahrscheinlichkeit nach, das hat natürlich Federbalken, aber da sind im Prinzip eben beliebig viele Zusatzparameter, weil wir es nicht genau wissen. Es ist halt Materie, es ist kein schwarzes Loch. Ist das theoretisch aus, so Gravitationswellen in Energie gewinnen? Ist das eine Idee? Theoretisch, ja, weil sie natürlich ein bisschen Wechsel wirken, sonst könnten wir sie ja nicht wahrnehmen, aber das Problem ist, dass sie eben so gering an die Materie koppeln, dass das einfach nicht praktikabel ist. Also man sieht ja, was man für einen Aufwand treiben muss, um dieses winzige Bewegen da irgendwie wahrzunehmen. Im Prinzip hinterlassen sie Energie in der Erde. Sonst könnte man sie ja nicht wahrnehmen. Aber das sind, ich weiß es nicht, wenn es eine Gravitationswelle durchläuft, ich glaube es war im Bereich Jul oder so was. Das ist lohnt sich nicht. Also lieber nur zur Forschung, weiter nutzen? Ja, genau. Um uns ein bisschen besser wahrzunehmen, aber als Energiequelle. Ja, wenn ich jetzt irgendwie mir Science-Fiction, Zivilisation, Kantoschow, Dreiskala oder so was vorstelle, vielleicht, aber die können auch einfach Gravitationswellen machen. Verstanden. Ich habe eine Frage zur Messung und wie man das messen kann man theoretisch durch die Verlängerung der Messstrecke die Genauigkeit erhöhen und gibt es da ein theoretisches Maximum der Genauigkeit? Ja, man kann das machen. Das Problem ist am Ende, wenn man es zu lang macht, also man verlängert die Messstrecke jetzt schon, das habe ich nicht gesagt, durch einen Trick, indem man das Licht nicht einfach einmal durch den Arm laufen lässt hin und zurück, sondern man bringt da so einen Resonator, nennt sich das dann, also eine Lichtfalle, wenn man will, oder Lichtspeicher, wo das Licht eben dann tausendmal oder ein paar hundertmal hin und her läuft und dadurch länger Zeit hat, mit der Gravitationswelle Wechsel zu wirken. Das Problem ist, wenn ich es zu lange mache, unsere Gravitationswelle macht ja so mit dem Arm ganz grob gesprochen, wenn ich es zu lange mache, dass die Gravitationswelle halt einmal hin und zurück komplett während das Licht drin ist und am Ende messe ich deutlich weniger, weil ich halt schon wieder den Teil messe, wo der Arm schon wieder entschreckt wird sozusagen. Ich will ja die maximale Bewegung sozusagen messen. Das wird man kann das steigern. Das andere, was noch dazu kommt, ist, dass man wie in der Elektrodynamik eine Antenne braucht, die ungefähr in der Länge der Wellenlänge ist, der Gravitationswellen, die ich messen will. Oder kürzer, je nachdem wie man das dann halt betreibt, aber eben nicht sehr viel länger als die Wellenlänge, wenn man es dann aufhebt. Und dann bekomme ich in niedrige Frequenzen, wenn ich riesige Detektoren brauche. Das habe ich nicht angesprochen. Es gibt Gravitationswellen bei sehr niedriger Frequenz, wo sich sehr schwere Objekte bewegen. Dafür brauche ich große Detektoren. Da gibt es einen Weltraumdetektor namens Lisa, der so in den 2030er-Jahren fliegen soll. Da sind die Messstrecken dann im Weltall und Millionen Kilometer lang. Super, das beantwortet sich gleich die nächste Frage. Nämlich welche Wellenlänge haben diese Laser? Also die Laser haben, das haben wir jetzt noch nicht gesagt, außer die Frage, wie wird beim Messen dann verhindert, dass minimal Änderungen der Spiegelposition den Laserlauf erfälschen. Also heißt es, wenn jetzt die Sitterung ist oder sonst irgendwas. Die Spiegel sind von der Seismik des Bodens abgehängt. Die hängen an Mehrfachpendeln. Das bedeutet, man hat im Ende irgendeinen Vakuum tankt, das Ganze ist auch in einem Hochvakuum. Dieser Vakuum, dann steht auf dem Boden, ist dann irgendwie passiv und aktiv gedämpft schon mal als solches. Und dann hängt an einem Dreifachpendel, also von der Tankdecke sozusagen, hängt ein Pendel runter, da ist eine Zwischenmasse, und ganz unten hängt der Spiegel. Und diese Dreifachpendel, je nach Detektor, sorgen dafür, dass horizontale Bewegung, aber auch vertikale Bewegung des Bodens, um den Faktor von 10 Milliarden oder mehr halt gedämpft werden. So dass am Ende der Spiegel wirklich bei den Frequenzen, die uns interessieren, stillhängt. Und tatsächlich auf diesen 10, noch minus 18 Metern. Und am Ende muss aber natürlich das Aktiv dahin gefahren werden, dass es dann auch bleibt. Also eine schöne Engineers-Lösung. Du hattest einen Kommentar abgegeben und das schreibt diese nicht. Wo versagt sie, ist es die Unvereinbarkeit mit der Quantentheorie? Ja, das ist einer der Punkte. Also beim schwarzen Loch haben wir ja diese prinzipiell unendlich kleine Singularität, wo die gesamte Masse auf einem unendlich kleinen Punkt ist. Das widerspricht der Quantenmechanik, das geht halt nicht. Da kann ich nicht unendlich die Masse auf einem endlich kleinen Punkt zusammen tun mit einer unendlich hohen Masse dichte. Das geht nicht. Die Relativitätstheorie passt da einfach nicht zusammen. Gibt auch andere Dinge, die am Ereignishorizont passieren, die in der Formation zusammenhängen, die auch noch einen Widerspruch zur Relativitätstheorie darstellen oder zur Quantenmechanik darstellen. Und das wären so die Punkte, weswegen man dachte, okay, vielleicht sehen wir an schwarzen Löchern die ersten Widersprüche zur Relativitätstheorie. Die Tatsache, dass bis jetzt noch nicht geschehen ist, heißt nichts, weil wir einfach teilweise noch nicht genau genug messen können. Da könnte es in den nächsten Jahren oder Jahrzehnten tatsächlich dann was geben. Aber es ist im Wesentlichen immer die Quantenmechanik, die uns da reinfunkt. Das bringt mich gleich zur nächsten Frage. Was ist das für eine Studie oder Team für euch in den nächsten Jahren oder auch Jahrzehnten? Genau, das vielleicht an der Stelle, weil ich auch nicht gesagt habe, Team ist an der Stelle weltweite Gruppe von 1.700, glaube ich, aktuell Forscherinnen und Forschern, die an den Detektoren, an der Datenanalyse, an allen möglichen Aspekten dieses Themas forschen. Generell geht es erstmal darum, dass wir jetzt sozusagen das weitermachen, was ich schon angesprochen habe. Wir machen mehr Astronomie. Wir wollen aber auch Astronomie zusammen mit anderen Astronomen und Astronomen machen. Wir haben eben diese Neutronensternen, was wir gesehen haben, das wird regelmäßiger werden. Am Ende ist zum Beispiel ein großer Durchbruch, wäre jetzt mit 1.700 möglich, diese kontinuierlichen Gravitationswellen, also einen Neutronenstern, der einen kleinen Hubbel hat, den rotierend herum schleudert. Das wäre ein guter Hebel, um was über Neutronensternen zum Beispiel zu lernen. Das wäre wirklich ein Durchbruch, weil man da eben noch nicht so viel weiß. Oder eben wirklich, wir sehen in unseren Signalen irgendwelche Abweichungen, die sich nicht mit allgemeiner Relativitätstheorie erklären lassen. Dann haben wir wirklich einen guten Ansatzpunkt, einen Hebel, von wo aus man sagen könnte, okay, vielleicht ist diese Version dann doch richtiger oder diese Version. Weil da kann man jetzt nur spekulieren. Und vielleicht hören wir, dass wir supergeil irgendwann aus der Frühzeit des Universums noch Signale, vielleicht eher mit Lisa oder so, mit diesem Weltraumdetektor, wo wir das den gewissermaßen den Nachhalt des Urknalls sozusagen wahrnehmen können. Das wäre auch sehr spektakulär. Sehr cool, das wäre natürlich richtig nice. Ich habe tatsächlich eine letzte Frage, wo wir dann in die Extended Q&A Session gehen. Ich empfehle jetzt mal eine, es sind doch sehr viele da tatsächlich. Und zwar, schwarze Löcher sind ja nicht so häufig. Wie kann es dann passieren, dass sich zwei zufällig treffen? Das ist richtig, die sind prinzipiell, gibt es ja nicht so viele, aber die treffen sich nicht zufällig, sondern die sind schon vorher als Doppelsternensystem entstanden. Das ist eine Möglichkeit, das wird hier entstehen vorher als Sternensystem. Und dieses Sternensystem, dann macht dann eine, irgendwann supernova, wird zum schwarzen Loch, das andere macht supernova, wird zum schwarzen Loch. Oder es gibt Phasen, wo die sich gegenseitig überlappen, dann bin ich fertig. Das andere ist die Möglichkeit, dass es einzelne schwarze Löcher sind, die aber in sehr dichten Sternumgebungen rumlaufen, also zum Beispiel so genannten Kugelsternhaufen. Und da dann zum Beispiel ein schwarzes Loch mit einem Stern ist, kommt ein anderes schwarzes Loch vorbei, kickt den einen Stern raus, und dann habe ich auch ein Doppelsternensystem. Das sind auch Fragen, die wir anhand der Gravitationszellen bei der Verschmelzung beantworten können, wie diese Systeme entstanden sind. Können wir jetzt noch nicht, aber in Zukunft dann, wenn wir genauer messen. Ich sage vielen, vielen lieben Dank. Alles Gute an der weitere Forschung. Und wie gesagt, wer sich beteiligen möchte, es gibt die Möglichkeit, da selber was zu tun. Danke nochmal für deine Zeit. Sehr gern.