Tim Pritlove: Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.
Tim Pritlove: Kosmische Angelegenheiten und ich begrüße alle zur 126.
Tim Pritlove: Ausgabe von Raumzeit.
Tim Pritlove: Und nachdem wir uns jetzt viel mit Teleskopen beschäftigt haben in den letzten
Tim Pritlove: Sendungen, gehen jetzt Schockwellen durch die Raumzeit und zwar literally und
Tim Pritlove: das die ganze Zeit und das auch schon seit einiger Zeit.
Tim Pritlove: Und ich habe schon häufiger darüber berichtet, über Gravitationswellen.
Tim Pritlove: Darüber wollen wir uns heute ein weiteres Mal unterhalten.
Tim Pritlove: Und dazu bin ich nach Görlitz gefahren zum Deutschen Zentrum für Astrophysik
Tim Pritlove: und begrüße meinen Gesprächspartner für heute, nämlich den Günter Günter-Hasinger.
Günther Hasinger: Hallo, grüß dich und schön bei euch wieder zu sein.
Tim Pritlove: Ja, wir hatten schon mal das Vergnügen vor vier Jahren tatsächlich.
Tim Pritlove: Da war ich in Madrid und da war es nun auch...
Günther Hasinger: Da war ich Wissenschaftsdirektor der ESA.
Tim Pritlove: Genau und da haben wir uns viel genau darüber unterhalten, aber vor allem auch
Tim Pritlove: über das James-Webb-Teleskop, was ja damals frisch gestartet war und ja mittlerweile
Tim Pritlove: kann man sagen auch schon eine ganze Menge von den Versprechen eingelöst hat.
Günther Hasinger: Ja, eigentlich nicht brechen, sondern das hat alle Erwartungen weit überragt
Günther Hasinger: und vor allem diese Objekte im frühen Universum,
Günther Hasinger: die sehr, sehr vermutlich irgendwas mit schwarzen Löchern zu tun haben und das
Günther Hasinger: passt natürlich wunderbar jetzt auch zu dem Thema mit den Gravitationswellen.
Tim Pritlove: Genau, darüber wollen wir uns nämlich unterhalten aus einem anderen Grund.
Tim Pritlove: Also erstens ist es immer schön sich darüber zu unterhalten,
Tim Pritlove: aber es ist jetzt ziemlich genau zehn Jahre her,
Tim Pritlove: dass das erste Mal es gelungen ist Gravitationswellen zu entdecken oder zu messen,
Tim Pritlove: also konkret zu detektieren und ist auch ziemlich genau zehn Jahre her,
Tim Pritlove: dass ich dann auch darüber eine Sendung gemacht habe.
Tim Pritlove: Das war im Februar 2016,
Tim Pritlove: also ist diese Detektion stattgefunden und ich bin dann schnell zur ESA gereist
Tim Pritlove: und habe dann Gott sei Dank auch gleich einen kompetenten Ansprechpartner zu dem Thema gefunden.
Tim Pritlove: Ist ja nicht so schwierig, gibt ja ganz in Reihe.
Günther Hasinger: Also es gibt tausende von Wissenschaftlern, die sich damit beschäftigen.
Günther Hasinger: Du hast mit Oliver Jenrich gesprochen.
Tim Pritlove: Genau, mit Oliver Jenrich und das war auch eine interessante Einführung.
Tim Pritlove: Alles natürlich noch aus dieser Perspektive heraus, dass man jetzt gerade mal
Tim Pritlove: sich sicher sein konnte, so okay, die Theorien haben gestimmt,
Tim Pritlove: wir haben es jetzt irgendwie auch hinbekommen, die entsprechende Technik zu
Tim Pritlove: bauen, gucken wir mal, was kommt.
Tim Pritlove: Weil man wusste ja nicht, ist das jetzt so ein totaler Zufall gewesen und man
Tim Pritlove: hat jetzt irgendwie mal eine gefunden und jetzt dauert es wieder 20 Jahre,
Tim Pritlove: bis die nächste vorbeikommt oder ist das jetzt sozusagen so ein Dauerereignis?
Günther Hasinger: Die Existenz von Gravitationswellen war ja vorher schon im Prinzip bekannt durch
Günther Hasinger: diese Doppelpulsare, die also Energie verlieren und wo man also sagen konnte,
Günther Hasinger: dass es genau so ist, wie Einstein vorhergesagt hat.
Günther Hasinger: Aber dann war die Natur tatsächlich sehr gut zu uns und hat eben dieses fantastische
Günther Hasinger: Ereignis mit zwei schwarzen Löchern, die jeweils ungefähr 30 Sonnenmassen hatten, gefunden.
Günther Hasinger: Und da sind alle Leute aus allen Wolken gefallen, weil solche schwarzen Löcher
Günther Hasinger: hatte man vorher noch nie gesehen.
Günther Hasinger: Und das war eben jetzt heutzutage ganz Standardmöglichkeit.
Günther Hasinger: Dass eben LIGO solche schweren schwarzen Löcher findet.
Tim Pritlove: Genau, da kommen wir noch zu. Sprechen wir mal erstmal kurz hier zu dem Ort,
Tim Pritlove: weil der ist ja noch relativ neu, das Deutsche Zentrum für Astrophysik hier in Görlitz.
Tim Pritlove: Ja, warum, weshalb, wieso gibt es dieses neue Institut? Was ist hier die Aufgabe?
Günther Hasinger: Genau, also das DZA, Deutsches Zentrum für Astrophysik, ist eines von zwei Großforschungszentren,
Günther Hasinger: die im Rahmen des Strukturförderungsgesetzes Kohleausstieg in einem Wettbewerb ausgesucht wurden.
Günther Hasinger: Da gab es also vor ein paar Jahren einen riesen Wettbewerb, da gab es so 100
Günther Hasinger: Bewerber und wir haben uns riesig gefreut, dass wir dann letztendlich in zwei
Günther Hasinger: Stufen ausgesucht wurden als eines von diesen Zentren.
Günther Hasinger: Es steht da ziemlich viel Geld zur Verfügung. Also die Bundesregierung hat entschieden,
Günther Hasinger: ungefähr 10 Prozent der Kohlestrukturfördermittel in diese Großforschungseinrichtungen zu stecken.
Günther Hasinger: Das heißt, wir haben 1,2 Milliarden Euro zur Verfügung, über 15 Jahre ein großes Zentrum aufzubauen.
Günther Hasinger: Das soll insgesamt ungefähr 1.000 Leute haben zum Schluss. Und wir sind inzwischen
Günther Hasinger: schon von 0 auf 110 gekommen.
Günther Hasinger: Also wir haben jetzt 110 Mitarbeiter hier im Zentrum von Görlitz und haben natürlich riesiges vor.
Günther Hasinger: Wir wollen Multimessenger-Astrophysik machen, also Radioastronomie,
Günther Hasinger: optische Astronomie, aber die Gravitationswellen spielen eine ganz zentrale Rolle bei uns.
Tim Pritlove: Und das hat dich dann auch bewogen, den doch ganz interessanten Job bei der ESA aufzugeben.
Günther Hasinger: Na bewogen kann man so nicht sagen, also der ESA-Job war von Anfang an zeitlich
Günther Hasinger: limitiert, die haben ja ziemlich strenge Altersgrenzen und ich bin da natürlich
Günther Hasinger: drüber gerutscht. Stutt.
Günther Hasinger: Aber umgekehrt, ich hätte schon noch ein paar Jahre bei der ESA machen können,
Günther Hasinger: aber diese Chance hier, etwas völlig Neues aufzubauen, kommt halt nur einmal im Leben.
Günther Hasinger: Also das war wirklich dann das, was uns bewogen hat.
Tim Pritlove: Wie geht man da ran? Ich meine, wenn man so ein Institut komplett von Null aufbaut?
Günther Hasinger: Also zunächst mal muss ich sagen, haben wir uns auf eine unheimliche Unterstützung
Günther Hasinger: der ganzen deutschen Community stützen können.
Günther Hasinger: Und ich bin ja nicht allein, ich habe ein fantastisches Team,
Günther Hasinger: da sind ungefähr zwölf Professoren aus allen möglichen Institutionen in Deutschland.
Günther Hasinger: Max Planck, Helmholtz, Leibniz und die Idee, so ein Großforschungszentrum für
Günther Hasinger: Astrophysik aufzumachen, ist
Günther Hasinger: schon lange in den Strategiepapieren der deutschen Community gestanden.
Günther Hasinger: Also ich war selber ja mal Ratsvorsitzender der Deutschen Sternwarten.
Günther Hasinger: Die schreiben so alle zehn Jahre so eine Strategiedenkschrift und da stand immer
Günther Hasinger: drin, wir brauchen so ein Zentrum.
Günther Hasinger: Und das passte halt einfach wie die Faust aufs Auge. Also als dann diese Kohleausstiegsmöglichkeit
Günther Hasinger: sich ergab, da mussten wir uns bewerben.
Tim Pritlove: Ja, also Zentrum für Astrophysik, man würde ja erwarten, dass Astrophysik als
Tim Pritlove: solche schon seinen Platz hat in der deutschen Wissenschaft.
Tim Pritlove: Insofern, was fügt das Zentrum dem dann noch hinzu?
Günther Hasinger: Also genau, die Astrophysik in Deutschland ist eigentlich sehr,
Günther Hasinger: sehr gut aufgestellt, vor allem durch die Max-Planck-Institute von Anfang an,
Günther Hasinger: also Radioastronomie, extraterrestrische Physik, optische Astronomie, Gravitationswellen.
Tim Pritlove: Die auch schon Nobelpreise reingeholt haben und so.
Günther Hasinger: Und auch die Leibniz-Gesellschaft, also in Potsdam, das war ich ja auch früher
Günther Hasinger: mal Direktor an dem Institut, ist eigentlich sehr, sehr gut aufgestellt.
Günther Hasinger: Aber was es nicht gibt...
Günther Hasinger: Und gab, ist eben ein nationales Zentrum, was die Community in großen internationalen
Günther Hasinger: Projekten vertreten kann.
Günther Hasinger: Also die Max-Planck-Gesellschaft kann praktisch keine Serviceleistungen für die Community,
Günther Hasinger: bieten und das ist so ähnlich wie in der Teilchenphysik, da gibt es ja das CERN
Günther Hasinger: als riesiges internationales Projekt,
Günther Hasinger: aber das DESI ist einfach die nationale Vertretung der Teilchenphysik und ist
Günther Hasinger: sozusagen dann im internationalen Rahmen satisfaktionsfähig und sowas gab es
Günther Hasinger: bisher in der Astronomie noch nicht.
Günther Hasinger: Und das Deutsche Zentrum soll das jetzt im Prinzip machen, diese Rolle.
Günther Hasinger: Also wir reden von diesen riesigen Projekten wie SKR zum Beispiel,
Günther Hasinger: Square Kilometer Array oder auch das zukünftige Einstein-Teleskop,
Günther Hasinger: wo wir dann quasi die nationalen Interessen vertreten können.
Tim Pritlove: Da werden wir jetzt auch noch gleich drauf zu sprechen kommen auf diese Projekte.
Tim Pritlove: Aber jetzt müssen wir natürlich erstmal ein bisschen das Feld legen,
Tim Pritlove: denn so Gravitationswellen ist so ein bisschen eins meiner Lieblingsthemen geworden
Tim Pritlove: hier bei Raumzeit, muss ich sagen, weil es halt einfach,
Tim Pritlove: naja, ich meine, es ist halt neu, aber es ist halt auch irgendwie total faszinierend,
Tim Pritlove: dass es das überhaupt so gibt und es ist noch viel faszinierender,
Tim Pritlove: dass es jetzt auch gelungen ist, das zu messen.
Tim Pritlove: Denn es gibt ja im Prinzip, basiert das mehr oder weniger auf Voraussagen von
Tim Pritlove: Einstein von vor ziemlich genau 90 Jahren tatsächlich.
Tim Pritlove: Und gesagt hat, so ja hier Gravitation und so Relativitätstheorie,
Tim Pritlove: so stelle ich mir das Universum vor.
Tim Pritlove: Hat sich ja auch weitgehend bestätigt bisher, was er an Ideen so formuliert hat.
Tim Pritlove: Und die Gravitationswellen waren eher so eine Fußnote, sage ich mal.
Tim Pritlove: Das müsste es eigentlich auch noch geben aber das ist ja kaum zu messen,
Tim Pritlove: Ob man das jemals finden wird, who knows.
Günther Hasinger: Also in der Tat hat wohl Einstein schon gesagt, dass es sowas geben muss,
Günther Hasinger: aber es hat niemand geglaubt, dass man es je messen werden könnte.
Günther Hasinger: Und es ist heutzutage noch fast so unglaublich, welche Präzision da drin steckt.
Günther Hasinger: Also es sind ja 10 hoch minus 21 ist die relative Längenänderung von irgendwelchen
Günther Hasinger: Maßstäben, die durch die Gravitationswelle entstehen.
Günther Hasinger: Und 10 hoch minus 21 ist also auch eine unvorstellbar kleine Zahl und eine unvorstellbar
Günther Hasinger: hohe Genauigkeit, mit der diese Geräte arbeiten.
Tim Pritlove: Genau, jetzt sollten wir nochmal sagen, was es ist. Also es gibt große Ereignisse
Tim Pritlove: im Universum, die so viel Energie freisetzen,
Tim Pritlove: dass da nicht nur Dinge abstrahlen, man kennt das ja mit irgendwelchen Gammastrahlen
Tim Pritlove: Und alles mögliche Puls,
Tim Pritlove: aber bisher haben wir das Weltall ja eigentlich primär so über elektromagnetische
Tim Pritlove: Strahlung aller Art wahrgenommen.
Tim Pritlove: Also Licht natürlich, aber was in anderen Frequenzbereichen noch so zu holen ist.
Tim Pritlove: Aber nachdem man wusste, dass das Universum oder unsere Annahme derzeit,
Tim Pritlove: die sich laufend bestätigt, ich muss jetzt schon Wissenschaftler-Sprache sprechen,
Tim Pritlove: ist, dass wir eben diese Wirkung der Gravitation haben, dadurch,
Tim Pritlove: dass der Raum gekrümmt ist oder gekrümmt wird durch diese Gravitation.
Tim Pritlove: Also sprich, da wo viel Masse ist, wie zum Beispiel unsere Sonne,
Tim Pritlove: krümmt sich der Raum so, dass die Erde, die eigentlich immer geradeaus fliegen
Tim Pritlove: will, um die Sonne drumherum fliegt.
Tim Pritlove: Also dieses Bild der Kugel auf so einem Stück Stoff, was halt irgendwie alles mit sich zieht.
Tim Pritlove: Und diese großen Ereignisse lassen halt diesen Stoff vibrieren in kleinen Stoffen.
Günther Hasinger: Vielleicht ist es ganz interessant, weil es gibt nämlich sehr gute Analogien
Günther Hasinger: zwischen der elektromagnetischen Strahlung und der Gravitationsstrahlung.
Günther Hasinger: Also eigentlich ist es beides dasselbe, nur dass im einen Fall sind es elektrische
Günther Hasinger: Ladungen, die sich verändern.
Günther Hasinger: Also wenn irgendwo ein Elektron zum Beispiel von einer Schale auf die andere
Günther Hasinger: hüpft, dann muss dem Rest des Universums das mitgeteilt werden,
Günther Hasinger: dass sich sozusagen jetzt die Ladungsverteilung verändert hat und das wird in
Günther Hasinger: Form von elektromagnetischen Wellen gemacht.
Günther Hasinger: Wenn ein schwarzes Loch von einer Seite auf die andere springen würde,
Günther Hasinger: dann muss der Rest des Universums das sozusagen auch mitkriegen und diese Information
Günther Hasinger: der Änderung der Gravitation wird eben über Wellen nach außen gesendet.
Günther Hasinger: Man kann sich jetzt eben vorstellen, so eine Art Gummi, wo diese schweren Massen
Günther Hasinger: drin liegen und dann fliegt das eine um das andere rum, dann wird der Raum sozusagen
Günther Hasinger: verändert, die Krümmung wird sich sozusagen immer verändern und das wird dann
Günther Hasinger: in Form von Wellen nach außen getragen.
Günther Hasinger: Eigentlich wie so Wellen, wenn ein See oder ein Wasser Wellen wirft,
Günther Hasinger: wenn man einen Stein reinschmeißt.
Tim Pritlove: Und wie das Licht ist die Ausbreitung in Lichtgeschwindigkeit.
Günther Hasinger: Mit Lichtgeschwindigkeit, genau. Das konnte man ja wunderbar jetzt messen und
Günther Hasinger: bestätigen durch das erste Ereignis, was Gravitationswellen und Licht gleichzeitig ausgesandt hat.
Tim Pritlove: 10 hoch minus 21, das ist ja immer wieder so eine Zahl, die kann sich kein Mensch
Tim Pritlove: vorstellen, beziehungsweise was das bedeutet.
Tim Pritlove: Wir reden hier von einer Erschütterung unseres Raums und damit ja sozusagen
Tim Pritlove: einer Ausdehnung, wie so die Effekte, die man so im Film Matrix sieht,
Tim Pritlove: wenn Neo alles verzerrt, genau,
Tim Pritlove: nur mitnichten in irgendeiner Form sichtbaren Ausdehnung.
Tim Pritlove: Es ist nicht so, dass jetzt vor den eigenen Augen alles wabert,
Tim Pritlove: sondern wir reden hier von einer Distanz, die sozusagen kleiner ist als die
Tim Pritlove: Ausbreitung eines Atoms.
Günther Hasinger: Ja, also man kann sagen, wenn man jetzt zum Beispiel 10 Kilometer Armlänge hätte,
Günther Hasinger: wo die Laserstrahlen hin und her sausen,
Günther Hasinger: tausendmal, dann kommt man auf 10.000 Kilometer und die Änderungen,
Günther Hasinger: die man sehen möchte, ist ein Millionstel eines Atomkerndurchmessers.
Günther Hasinger: Das heißt also, das gibt dann schon so die Größenordnung an 10.000 Kilometer
Günther Hasinger: auf der einen Seite und beides kann man sich nicht mehr so richtig vorstellen
Günther Hasinger: und jetzt verbindet man die beiden Sachen, kann man sich erst noch weniger vorstellen.
Tim Pritlove: Genau, dafür ist dieser Podcast da, um Sachen zu erzählen, die man sich nicht vorstellen kann.
Tim Pritlove: Aber naja, wenn man jetzt vielleicht mal die konkrete Skalierung ein bisschen
Tim Pritlove: rauslässt, dann versteht man schon, der Raum zittert und man will dieses Zittern messen.
Günther Hasinger: Vielleicht kann ich da eins noch dazu sagen und zwar die Gravitationswellen
Günther Hasinger: haben eine ganz wichtige Charakteristik und zwar wenn man sich so einen,
Günther Hasinger: sagen wir mal, dieses L-förmigen Detektoren vorstellt, die die Wellen messen,
Günther Hasinger: wenn der eine Arm kürzer wird, muss der andere automatisch länger werden.
Günther Hasinger: Oder wenn man einen Kreis hernimmt und eine Gravitationswelle geht durch,
Günther Hasinger: dann wird die so elliptisch verformt, dass der Kreis sozusagen immer senkrecht
Günther Hasinger: zu Ellipsen gezogen wird.
Günther Hasinger: Und das ist eine ganz, ganz wichtige Geschichte, weil damit kann man Störungen
Günther Hasinger: von anderen, also Gravitationswellen haben eben diese ganz besondere Charakteristik,
Günther Hasinger: wo man sie raussuchen kann unter sehr, sehr viel Rauschen, was sonst noch existiert.
Tim Pritlove: Genau, weil die beiden Detektoren, die die erste Gravitationswelle gemessen
Tim Pritlove: haben, die basieren ja genau auf dieser Idee.
Tim Pritlove: Man hat halt einfach einen langen Laser, den man über ein paar Kilometer rausschickt.
Tim Pritlove: Das waren glaube ich vier Kilometer. 4 Kilometer.
Tim Pritlove: Also es ist eigentlich nur ein Laserstrahl, der durch so ein Prisma geteilt
Tim Pritlove: wird, das heißt die eine Hälfte geht in die eine Richtung, die andere 90 Grad
Tim Pritlove: davon entfernt bis zu einem Spiegel,
Tim Pritlove: dann wieder den Weg zurück und
Tim Pritlove: wenn es halt jetzt in irgendeiner Form eine Änderung in diesem Raum gibt,
Tim Pritlove: Dann ist die eine schneller als die andere. Und wenn man dann eben diese beiden
Tim Pritlove: Lichtwellen wieder übereinander legt, hat man so eine Phasenverschiebung und
Tim Pritlove: das ist eigentlich das, was man misst.
Günther Hasinger: Genau, also wenn man Exaktes übereinanderlegt in diesem sogenannten Michelson-Interformator,
Günther Hasinger: das wurde ja auch vor ungefähr 100 Jahren erfunden,
Günther Hasinger: dass derselbe Laserstrahl praktisch aufgeteilt wird mit dem Strahlteiler und
Günther Hasinger: dann wieder mit sich selbst verbunden wird, dann muss das Signal Null sein sozusagen,
Günther Hasinger: weil die Wellen sich gerade so wieder gegenseitig überlagern,
Günther Hasinger: dass nichts übrig bleibt.
Günther Hasinger: Und wenn man dann eine winzig kleine Störung hat, dann kriegt man eben ein kleines
Günther Hasinger: Lichtsignal und dadurch hat man schon mal einen riesen Hebelarm,
Günther Hasinger: mit dem man dort das Signal messen kann.
Tim Pritlove: Und ja, das ist sozusagen das Prinzip und das ist das, was vor zehn Jahren zum
Tim Pritlove: Einsatz kam und es gab auch nur genau diese beiden Messgeräte.
Tim Pritlove: Wenig überraschend gab es dafür dann den Nobelpreis im Jahr drauf schon für
Tim Pritlove: diese Forschung, weil das natürlich monumental ist und vor allem ist es ja dann eben auch so die,
Tim Pritlove: Geburt einer ja einer komplett neuen,
Tim Pritlove: Wahrnehmungsfähigkeit Völlig neues Fenster.
Günther Hasinger: Was da aufgegangen ist Vielleicht sollte man dazu sagen, dass da 30 Jahre Arbeit
Günther Hasinger: vorangegangen sind also das war ja sozusagen, als dann Advanced LIGO das gemessen
Günther Hasinger: hat, da gab es ja vorher schon viele Generationen von anderen Gravitationswellendetektoren.
Günther Hasinger: Und da hat ja auch zum Beispiel das Geo 600 in Hannover, was du auch schon besucht
Günther Hasinger: hast, eine Rolle gespielt, weil diese neuen Detektoren, die da bei Advanced
Günther Hasinger: LIGO eingesetzt wurden, dann eben den Durchbruch geschafft haben.
Günther Hasinger: Also es sind einfach, man muss eben riesige Berge von Rauschen erstmal überwinden
Günther Hasinger: und nach unten klopfen, bevor man dann das Signal bekommt.
Tim Pritlove: Genau, weil das kam ja auch schon in der ersten Sendung hier zur Sprache.
Tim Pritlove: Diese Vibrationen, die man dort sieht, die kann halt von allem kommen.
Tim Pritlove: Irgendein Hase läuft an der Installation vorbei, Wellen treffen auf die Küste,
Tim Pritlove: paar hundert Kilometer entfernt, aber egal.
Günther Hasinger: Der ICE-Fahrplan, den kann man dort auch sehen.
Tim Pritlove: Nur dass all diese Änderungen halt nicht immer eine Änderung in beide Richtungen bringen.
Tim Pritlove: Und das ist sozusagen die Basis, dass man das alles rausrechnen kann,
Tim Pritlove: aber man muss es dann auch noch rausrechnen.
Günther Hasinger: Und dann hat man eben bei der LIGO zwei Detektoren, die tausende von Kilometern
Günther Hasinger: entfernt sind und wenn der eine so irgendeine Erschütterung sieht,
Günther Hasinger: die nicht aus dem Weltall kommt, dann sieht das der andere nicht.
Günther Hasinger: Aber wenn es wirklich aus dem Weltall kommt, dann müssen sie beide gleichzeitig sehen.
Tim Pritlove: Und das Das ist der Grund, warum man halt mindestens zwei braucht,
Tim Pritlove: beziehungsweise das ist auch der Grund, warum man dann auch gerne noch mehr als nur zwei hätte,
Tim Pritlove: weil dadurch, dass diese Gravitationswellen sich natürlich mit Lichtgeschwindigkeit
Tim Pritlove: ausbreiten, was ja erstmal sehr schnell klingt, ist das trotzdem schon in unserem
Tim Pritlove: planetären Maßstab so ein Unterschied.
Tim Pritlove: Das heißt, kommt die Gravitationswelle aus der einen Richtung des Universums
Tim Pritlove: und eine andere aus der anderen, dann hat man unterschiedliches Zeitverhalten
Tim Pritlove: bei den einzelnen Detektoren.
Günther Hasinger: Also zunächst kann man sich das ja vorstellen wie ein Mikrofon,
Günther Hasinger: was einfach allen Lärm hört, der aus allen Richtungen kommt.
Günther Hasinger: Und wenn man dann zwei Mikrofone hat, dann hat man ja schon Stereoinformationen.
Günther Hasinger: Und ideal ist es, dass man drei oder vier hat, sodass man eben die Lichtquelle
Günther Hasinger: oder die Gravitationsquelle möglichst gut am Himmel festzurren kann.
Tim Pritlove: Es gibt Frequenzen letzten Endes in diesen Wellen und wenn man dann wieder das
Tim Pritlove: so vergleicht mit Sound oder so, denkt man sich so, ja okay,
Tim Pritlove: gibt es dann also unterschiedliche Frequenzen.
Tim Pritlove: Dieser ganzen Detektion ist ja auch noch was vorhergegangen,
Tim Pritlove: was ich auch extrem faszinierend fand, dass man ja sagen könnte,
Tim Pritlove: okay, wir werden da irgendwas messen.
Tim Pritlove: Die Frage ist, wie sieht das aus und was können wir daraus ablesen und dementsprechend
Tim Pritlove: ist ja viel Arbeit geleistet worden auf der mathematischen Ebene, dass es,
Tim Pritlove: wenn ich das richtig erinnere, zwei unabhängig voneinander arbeitende Teams
Tim Pritlove: gab, die sozusagen diese Frage beantworten wollten, die also quasi rein mathematisch
Tim Pritlove: gesagt haben, ja okay, wenn es das gibt,
Tim Pritlove: dann müsste sich das bei dieser Messmethode auf diese Art und Weise niederschlagen.
Tim Pritlove: Das heißt, das Bild, was man letzten Endes sieht in dieser gemessenen Frequenzänderung,
Tim Pritlove: sieht so und so aus, je nachdem, welches Ereignis man hat.
Günther Hasinger: Man muss dazu sagen, dass das natürlich im Endeffekt dann extrem relativistische Vorgänge sind.
Günther Hasinger: Also man hat dann sozusagen Krümmungen der Raumzeit, die fast 100 Prozent sind,
Günther Hasinger: man redet ja von schwarzen Löchern und es war lange Zeit nicht möglich,
Günther Hasinger: solche Simulationen tatsächlich dann mit der richtigen Physik zu machen und
Günther Hasinger: das war, bevor die Entdeckung dann kam, war das ein Durchbruch,
Günther Hasinger: dass zwei Gruppen praktisch das geschafft haben,
Günther Hasinger: wirklich allgemein relativistische Simulationen von solchen Vereinigungsprozessen zu machen.
Günther Hasinger: Weil wir ja hier jetzt ein Audio haben, ich kann mal versuchen,
Günther Hasinger: das vorzusingen, wie so ein Signal klingt.
Günther Hasinger: Also wenn man zwei schwarze Löcher hat, die sich einander umkreisen,
Günther Hasinger: das ist ja wie so ein Sinussignal. Also da gibt es so ein tiefes Brummen.
Günther Hasinger: Und dann kommen die langsam näher, weil sie Gravitationswellen verlieren,
Günther Hasinger: also Gravitationsenergie verlieren.
Günther Hasinger: Und dann wird das Brummen etwas höher.
Günther Hasinger: Und dann haben sie sich miteinander vereinigt. Und dieses Zip,
Günther Hasinger: das nennt man ein Chirp, wie ein Vogelswitschern.
Günther Hasinger: Und das war praktisch, diese Simulation hat eben diese Chirps vorhergesagt und
Günther Hasinger: das war genau das Signal, was man dann gesehen hat.
Tim Pritlove: Und das alles einen Tag, nachdem man die neue Technik installiert hat und alle haben sich angeschaut.
Günther Hasinger: Ja, es war noch gar nicht im offiziellen Messbetrieb.
Günther Hasinger: Und es war auch interessant, dass die beiden Herren, die das erstes gesehen
Günther Hasinger: haben, waren in Hannover gesessen,
Günther Hasinger: weil das ist ja ein internationales Projekt und die Messungen laufen praktisch
Günther Hasinger: Tag und Nacht über und während es in den USA noch Nacht war,
Günther Hasinger: saßen die hier in Hannover und haben das Signal praktisch gesehen und erstmal
Günther Hasinger: überhaupt nicht geglaubt, aber das war wirklich fantastisch.
Tim Pritlove: Kann man sich überhaupt nicht vorstellen, wie es den Leuten in dem Moment ging.
Günther Hasinger: Aber wir reden ja jetzt dann auch über, wie es heute aussieht.
Günther Hasinger: Und vielleicht kann ich da eine kurze Brücke schlagen. Ganz vor kurzem hat der
Günther Hasinger: neue LIGO-Detektor, also der wesentlich empfindlicher ist, fast exakt das gleiche
Günther Hasinger: Signal gesehen, was damals.
Günther Hasinger: Also entstanden ist mit 30 Sonnenmassen, zweimal 30 Sonnenmassen.
Günther Hasinger: Inzwischen ist die Signifikanz der Messergebnisse dramatisch verbessert worden
Günther Hasinger: und jetzt kann man alle möglichen hochinteressanten Dinge aus diesem Signal
Günther Hasinger: ableiten, die man am Anfang noch nicht konnte.
Günther Hasinger: Also das ist eigentlich eine schöne Brücke, dass wir heute zwar immer noch diese
Günther Hasinger: Signale sehen, aber inzwischen mit wesentlich höherer statistischer Aussagekraft.
Tim Pritlove: Genau, das ist ja auch im Wesentlichen der Gedanke jetzt dieser Sendung,
Tim Pritlove: dass wir ein bisschen drauf schauen wollen, was eigentlich sich jetzt in diesen
Tim Pritlove: zehn Jahren getan hat. Dieser Chirp,
Tim Pritlove: Also nicht nur, dass man jetzt daran sieht, okay, so sieht das aus,
Tim Pritlove: wenn zwei schwarze Löcher sich miteinander vereinigen, sondern man konnte ja
Tim Pritlove: auch schon diverse Parameter daraus ziehen, nämlich in etwa,
Tim Pritlove: wie groß sind die jeweils?
Tim Pritlove: Das heißt, das sind sozusagen in dieser Kurve steckende Informationen.
Tim Pritlove: Man sieht nicht nur, sind schwarze Löcher, sondern man kann quasi zurückrechnen, was da war.
Günther Hasinger: Wie schwer die sind.
Tim Pritlove: Genau.
Günther Hasinger: Man kann den Abstand, also die Entfernung bestimmen, also die kosmologischen Entfernungen.
Günther Hasinger: Man kann bestimmen, wie sich die drehen, also ob sich die beiden schwarzen Löcher
Günther Hasinger: stark drehen oder ob die sich ruhig verhalten.
Günther Hasinger: Und jetzt eben in letzter Zeit, was ganz fantastisch war, man kann auch die
Günther Hasinger: Oberfläche der beiden schwarzen Löcher messen.
Günther Hasinger: Also was Stephen Hawkins hat vorhergesagt, dass wenn sich zwei schwarze Löcher
Günther Hasinger: miteinander vereinigen, dann soll die Oberfläche des neuen schwarzen Loches,
Günther Hasinger: was entsteht, größer sein als die beiden Oberflächen der vorhergehenden Schwarzen Löcher.
Günther Hasinger: Und das konnte man jetzt vor kurzem das erste Mal beweisen. Das war auch fantastisch.
Tim Pritlove: Auch rein aus dieser Gravitationswellen?
Günther Hasinger: Aus der Form des Wellenzuges, ja.
Tim Pritlove: Okay, irre.
Günther Hasinger: Ja.
Tim Pritlove: Genau. Kommen wir doch vielleicht mal so ein bisschen auf diese Detektoren selbst,
Tim Pritlove: die jetzt bisher eingesetzt wurden und die es vor allem seitdem neu gab.
Tim Pritlove: Also alles begann halt mit Geo 600, das ist eben diese Forschungsstation in
Tim Pritlove: der Nähe von Hannover bei Hillesheim, irgendwo so auf dem Feld.
Tim Pritlove: Ich war da ja, also eine unscheinbarere Erscheinung als das geht irgendwie gar nicht.
Tim Pritlove: Also man hat fast das Gefühl, man steht da so ein bisschen im Nichts.
Günther Hasinger: So verloren.
Tim Pritlove: Und dann sind da so ein paar kleine Gebäude und man kommt rein und es ist alles voll mit Technik.
Tim Pritlove: Und ja, es wird einem dann schnell klar so, okay, aber hier ist quasi gerade
Tim Pritlove: eine... Es ist Hightech.
Tim Pritlove: Es ist Hightech, aber es ist halt auch so ein bisschen die Geburtsstätte einer
Tim Pritlove: kompletten neuen Astronomieform.
Tim Pritlove: Und dort wurde die Technik entwickelt, aber man hatte dort nicht den Platz.
Tim Pritlove: Platz hat man immer in Amerika. Finde ich ehrlich gesagt ein bisschen...
Tim Pritlove: Schade, merkwürdig, ich habe mich ein bisschen gewundert, wenn das jetzt sozusagen
Tim Pritlove: in Deutschland entwickelt ist, warum gab es da nicht den Push sowas dann auch
Tim Pritlove: gleich in Deutschland aufzubauen oder ist Deutschland einfach generell nicht
Tim Pritlove: mehr geeignet, ob seiner dichten Bebauung für so etwas?
Günther Hasinger: Ja, also man braucht natürlich viel Platz und man braucht sehr,
Günther Hasinger: sehr ruhige Gebiete und das ist halt im Sumpf in Louisiana oder auch an der
Günther Hasinger: Westküste, also Amerika hat halt einfach viel mehr Platz.
Tim Pritlove: Also da wurden die auf jeden Fall gebaut. Das sind also diese beiden LIGOS,
Tim Pritlove: diese L-förmigen Lasermessinstrumente mit der Technik aus Deutschland und die
Tim Pritlove: haben diese erste Detektion gemacht, aber seitdem ist ja einiges passiert.
Tim Pritlove: Mittlerweile gibt es ja noch sehr viel mehr Gravitationsdetektoren.
Günther Hasinger: Genau, also sehr früh gab es dann schon den Virgo-Detektor in der Nähe von Pisa,
Günther Hasinger: also die italienischen Kollegen,
Günther Hasinger: der hat drei Kilometer Kantenlänge und dann kam dazu der Kagra-Detektor in Japan,
Günther Hasinger: der hat also als Besonderheit schon, dass er unter der Erde ist,
Günther Hasinger: der wird also in den Fels geschlagen, weil man eben versuchen möchte,
Günther Hasinger: die Störungen, die auf der Erdoberfläche existieren, halt so gut wie möglich zu reduzieren.
Günther Hasinger: Und es entsteht ein neuer Detektor in Indien.
Günther Hasinger: Das heißt also idealerweise hat man dann ein ganzes Netzwerk von Gravitationsdetektoren.
Günther Hasinger: Sowohl Kagara als auch der indische Detektor sind noch nicht so richtig in Betrieb,
Günther Hasinger: weil Kagara hatte dann Schwierigkeiten mit Wasser,
Günther Hasinger: Problem, Wassereinbruch in dem Tunnel da und das sind halt Herausforderungen,
Günther Hasinger: die ziemlich schwierig sind.
Günther Hasinger: Virgo arbeitet jetzt auch schon die ganze Zeit ganz gut mit,
Günther Hasinger: aber ist leider noch nicht, hat noch nicht so einen großen Schritt in seiner
Günther Hasinger: Empfindlichkeit gemacht wie die beiden LIGO-Detektoren.
Günther Hasinger: Also im Moment ist tatsächlich LIGO führend.
Tim Pritlove: Indigo heißt glaube ich das Ding in Indien?
Tim Pritlove: Genau. Das heißt, es gibt theoretisch, wenn die alle mal so richtig im Betrieb
Tim Pritlove: sind, gibt es zweimal LIGO, dann Indien, Japan und Dings, also fünf Stück, die dann,
Tim Pritlove: also vor allem natürlich erstmal so diese dreidimensionale Ortung eines Signals
Tim Pritlove: nochmal deutlich verbessern dürfen.
Günther Hasinger: Genau, genau.
Tim Pritlove: Gibt es darüber hinaus noch einen Nutzen, dass man so viele hat?
Günther Hasinger: Naja, es ist eben so häufig, also nicht immer, aber es passiert immer wieder
Günther Hasinger: mal, dass einer der Detektoren ausfällt oder einen Glitsch hat.
Günther Hasinger: Also das passiert eben manchmal, dass dann gerade ein Nasswagen vorbeifährt
Günther Hasinger: oder die Stromleitung gerade eingeschaltet wird, während andere ein interessantes Signal sieht.
Günther Hasinger: Und wenn man jetzt drei hat, ist es schon besser und mit fünf ist es noch besser.
Günther Hasinger: Also es ist einerseits Redundanz und andererseits eben die Fähigkeit,
Günther Hasinger: möglichst genau den Ort festzulegen, woher die Quelle kam.
Tim Pritlove: Das heißt, sie sind auch alle fünf unmittelbar miteinander verbunden?
Günther Hasinger: Also unmittelbar insofern, als die sozusagen in diesem International Gravitational
Günther Hasinger: Wave, also Observatory, dann miteinander kooperieren.
Günther Hasinger: Sie sind jetzt nicht physikalisch verbunden miteinander, sondern auch über die Daten.
Tim Pritlove: Ja, klar.
Günther Hasinger: Man muss halt sehr, sehr genau...
Günther Hasinger: Die Zeit auf jedes Ereignis stempeln und dann kann man die miteinander korrelieren
Günther Hasinger: später und kann praktisch die Daten dann,
Günther Hasinger: also später heißt innerhalb von wenigen Minuten werden dann die Informationen
Günther Hasinger: miteinander zusammengelegt, um möglichst gute Lokalisation zu haben.
Günther Hasinger: Wir reden ja von explosiven Ereignissen, also die passieren nur einmal irgendwo
Günther Hasinger: und wenn man das verpasst und spät hingeschaut hat, dann war es das.
Günther Hasinger: Das heißt man muss möglichst schnell reagieren.
Tim Pritlove: Wie kriegen die Zeitsynchronisationen hin?
Günther Hasinger: Ich glaube, auf der Ebene geht es noch mit GPS-Zeiten.
Günther Hasinger: Das sind dann vielleicht Submillisekunden oder sowas.
Günther Hasinger: Wenn man jetzt zum Beispiel im Radiobereich diese Antennen miteinander verbindet,
Günther Hasinger: diese Radiointerferometrie, wo man wirklich die Wellensignale einander überlagert,
Günther Hasinger: dann braucht man Atomuhren oder Maser,
Günther Hasinger: die dann sozusagen die Zeit besonders gut festlegen.
Tim Pritlove: Aber das ist ein gelöstes Problem.
Günther Hasinger: Ja.
Tim Pritlove: Und jetzt hat es bei LIGO auf jeden Fall schon ein technisches Upgrade gegeben,
Tim Pritlove: jetzt in diesen letzten zehn Jahren?
Günther Hasinger: Also es gab mehrere Upgrades und was wir jetzt haben, ist das sogenannte Advanced LIGO,
Günther Hasinger: in dem jetzt sozusagen schon die neuesten Detektoren verwendet werden und vor
Günther Hasinger: allem auch eine Technik, die
Günther Hasinger: also auch revolutionär ist, nämlich gequetschtes Licht, squeezed light.
Günther Hasinger: Und zwar Licht ist ja auch ein quantenmechanisches Phänomen und im Rahmen der
Günther Hasinger: Quantenmechanik gibt es eben die Heisenbergsche Unschärferelation,
Günther Hasinger: dass man also nicht alles exakt gleichzeitig messen kann.
Günther Hasinger: Man kann entweder die Geschwindigkeit oder den Ort eines Teilchens messen und
Günther Hasinger: das gilt für die Lichtquelle auch.
Günther Hasinger: Und da gibt es jetzt Techniken,
Günther Hasinger: die sozusagen die quantenmechanische Unsicherheit in einer gewissen Dimension
Günther Hasinger: sozusagen reduzieren, also da wo es einem besonders interessant ist und dafür
Günther Hasinger: aber in der anderen Dimension dann die Unsicherheit,
Günther Hasinger: also man quetscht sozusagen die Fehler des Lichtes zusammen,
Günther Hasinger: sodass man noch genauer messen kann.
Tim Pritlove: Man quetscht das Licht, also den Laser jetzt, den man schickt, den quetscht man?
Günther Hasinger: Also man muss sagen, also nehmen wir mal an, ein Teilchen, also das Licht ist
Günther Hasinger: ja auch, es gibt Lichtquanten und so ein Teilchen hat einen Ort,
Günther Hasinger: also das sind drei Dimensionen und eine Geschwindigkeit, das sind auch nochmal
Günther Hasinger: drei Dimensionen, also es sind sechs Parameter, die sozusagen so ein Teilchen bestimmen.
Günther Hasinger: Und wenn ich die alle sechs Parameter genau messen möchte, dann gibt es eben
Günther Hasinger: diese Heisenbergsche Unschärferelation, die mir immer sagt, ich kann maximal
Günther Hasinger: drei von denen genau messen, die anderen weiß ich dann gar nicht.
Günther Hasinger: Oder ich kann einen Kompromiss schließen und sagen, die Geschwindigkeit ein
Günther Hasinger: bisschen messen und den Ort ein bisschen messen.
Günther Hasinger: Und jetzt gibt es eben dieses sogenannte gequetschte Licht, wo einige Dimensionen
Günther Hasinger: dieser Teilchen besonders genau gemessen werden, dafür die anderen weniger genau,
Günther Hasinger: sodass man sozusagen ein Optimum in der Messgenauigkeit bekommt.
Tim Pritlove: Also man quetscht. Versuche mir gerade vorzustellen, wie man Licht quetscht.
Günther Hasinger: Also das ist eigentlich nicht das Licht selber, was gequetscht wird,
Günther Hasinger: sondern die Unsicherheit, mit der man das Licht messen kann, wird gequetscht.
Tim Pritlove: Unsicherheit wird gequetscht, also es ist eine Eigenschaft des Messgerätes, die sich dort ändert?
Günther Hasinger: Ja, beziehungsweise man muss das Licht sozusagen durch spezielle sogenannte
Günther Hasinger: Filter-Cavities schicken, das hängt dann auch im Prinzip noch davon ab,
Günther Hasinger: das hängt von der Frequenz des Lichtes ab, also man kann das zum Beispiel für
Günther Hasinger: blaues Licht dann gut machen, dann funktioniert es aber im roten Licht nicht
Günther Hasinger: mehr so gut, das heißt, das ist also eine hochkomplexe physikalische Anwendung,
Günther Hasinger: Aber dieses gequetschte Licht,
Günther Hasinger: da ist zum Beispiel die Universität Hannover und das Arbeit-Einstein-Institut
Günther Hasinger: in Hannover sind da weltführend.
Günther Hasinger: Und das ist ein Teil jedes zukünftigen Interferometers.
Tim Pritlove: Und dadurch verbessert sich nochmal die sich letzten Endes abbildende Kurve.
Tim Pritlove: Das heißt, man hat einen feiner aufgelösten Chip.
Günther Hasinger: Man muss dazu sagen, also man versucht ja sozusagen das Wackeln des Weltalls
Günther Hasinger: zu messen und dazu muss man sämtliche anderen Wackelquellen möglichst ausschalten.
Günther Hasinger: Ich rede jetzt mal nicht von LIGO, sondern von der nächsten Generation,
Günther Hasinger: zum Beispiel das Einstein-Teleskop, wo man jetzt schon nochmal eine Stufe besser werden möchte.
Günther Hasinger: Die größte Wackelquelle ist die Erde selber. Also das heißt,
Günther Hasinger: die Erdoberfläche wackelt, weil da eben Autos fahren und Züge.
Günther Hasinger: Und man hat auch die Ozeanwellen, die wackeln und so weiter.
Günther Hasinger: Also jetzt, das versucht man auszuschalten dadurch, dass man eben an einen sehr
Günther Hasinger: ruhigen Standort geht und dann noch besser in die Erde.
Günther Hasinger: Also wenn man in 200 Meter Tiefe geht, dann ist dieses Wackeln der Erde möglichst
Günther Hasinger: schon dramatisch reduziert ein Faktor von 100 bis 1000.
Tim Pritlove: Das ist von Erdbeben mal abgesehen.
Günther Hasinger: Jaja, die Erdbeben kommen von innen. Dann, wenn man das Wackeln sieht,
Günther Hasinger: Wenn der Erde los wird, dann ist die nächstgrößte Wackelquelle der Spiegel selber.
Günther Hasinger: Das heißt also der Laserstrahl wird ja hin und her geschickt zwischen zwei Spiegeln.
Günther Hasinger: Die Oberfläche dieses Spiegels wackelt durch die braunsche Molekularbewegung
Günther Hasinger: der Temperatur der Spiegeloberfläche.
Günther Hasinger: Also Temperatur bedeutet ja Bewegung und jetzt möchte man gerne diese Bewegung
Günther Hasinger: sozusagen reduzieren und dadurch muss man diese Spiegel dann bei kalten Temperaturen betreiben.
Günther Hasinger: Also man muss sie auf 10 Grad über den absoluten Nullpunkt zum Beispiel bringen,
Günther Hasinger: dann wackelt die Oberfläche nicht mehr.
Tim Pritlove: Das wird aber jetzt noch nicht gemacht.
Günther Hasinger: Das wird jetzt erst vorbereitet.
Günther Hasinger: Aber die nächste Idee ist, gekühlte Spiegel zu verwenden.
Günther Hasinger: Und dann kommt ein Faktor dazu, dass nämlich die Laserstrahlen schicken ja Licht.
Günther Hasinger: Und Licht besteht ja eben auch aus Photonen. Das heißt, das Licht ist nicht
Günther Hasinger: kontinuierlich, sondern das wackelt, das ist gebanscht.
Günther Hasinger: Und diese Impulsvariationen, die durch das Licht kommen, die führen dazu,
Günther Hasinger: dass der Spiegel zu wackeln anfängt.
Günther Hasinger: Und deswegen muss man den Spiegel möglichst schwer machen, damit er möglichst nicht so wackelt.
Günther Hasinger: Und dann kommt als nächster Faktor dieses gequetschte Licht,
Günther Hasinger: das heißt also man versucht jetzt das Wackeln in Ausbewegungsrichtung möglichst
Günther Hasinger: klein zu machen und dafür aber quer zur Bewegungsrichtung größer und das ist
Günther Hasinger: eben dann nochmal eine Reduktion des Rauschens.
Günther Hasinger: Das heißt also letztendlich geht es einfach darum, diese Berge von Störquellen
Günther Hasinger: möglichst abzutragen, damit dann das Signal vom Himmel übrig bleibt.
Tim Pritlove: Wie tief ist denn Kagra in Japan, also wenn das das erste Unterirdische ist?
Günther Hasinger: Also Kagra ist in einen Berg eingebaut. Ich weiß jetzt nicht genau, wie hoch der Berg ist.
Tim Pritlove: Da geht es mehr um den Schutz durch den Berg, nicht so sehr durch eine absolute Tiefe.
Günther Hasinger: Ja, also einfach damit sozusagen dann die Störungen, die menschengemachten Störungen
Günther Hasinger: von außen etwas geringer sind.
Günther Hasinger: Aber zum Beispiel, wenn wir über das Einstein-Teleskop reden,
Günther Hasinger: dort geht es darum, da 200, 250 Meter Tiefe in schön stabile Gesteinsschichten reinzugehen.
Tim Pritlove: Wenn man Wellen misst, misst man ja Frequenzen?
Tim Pritlove: Und diesen Chirp, den wir da sehen, ist ja quasi auch eine Änderung in dieser Frequenz.
Tim Pritlove: Jetzt ist ja immer das Messen von Frequenzen eben auch abhängig davon,
Tim Pritlove: wie groß ist sozusagen das Messgerät.
Tim Pritlove: Man kennt das ja auch aus dem Audio-Bereich, also man muss eine entsprechende
Tim Pritlove: Auflösung haben, um irgendwie auch noch hohe Frequenzen mitzunehmen.
Günther Hasinger: Oder umgekehrt, ich liebe die Bass-Lautsprecher, die dann so 50 Zentimeter Durchmesser
Günther Hasinger: haben und die schon so richtig Luft schieben.
Tim Pritlove: Sodass man es halt auch spürt. Welche Limitierungen gibt es jetzt sozusagen
Tim Pritlove: durch diese Methode, die man derzeit hat mit dem Laser oder mit diesen Längen der Laser?
Tim Pritlove: Also was kann man denn sehen und was kann man denn vielleicht nicht sehen, was man sehen möchte?
Günther Hasinger: Genau, also durch die Länge des Interferometers gibt es natürlich eine Frequenzlimitierung.
Günther Hasinger: Und dann gibt es aber eben diese Störquellen, zum Beispiel das seismische Rauschen
Günther Hasinger: auf einer Seite oder das Quantenrauschen des Lichtes auf der anderen Seite.
Günther Hasinger: Das sind auch sowieso Wände, die dann irgendwie nicht mehr erlauben, tiefer zu gehen.
Günther Hasinger: Also bei niedrigen Frequenzen, wir reden jetzt da so von ein paar Hertz,
Günther Hasinger: da ist dann plötzlich die Seismik im Weg und bei hohen Frequenzen, ein paar hundert Hertz,
Günther Hasinger: dann kommt dieses Quantenrauschen der Laser dazu.
Günther Hasinger: Und jetzt kann man eben, je nachdem wie man sozusagen sein Messgerät aufbaut,
Günther Hasinger: kann man die Frequenz etwas beeinflussen und vor allem die...
Günther Hasinger: Was jetzt interessant wird, ist, dass man eben versucht zu niedrigeren Frequenzen
Günther Hasinger: zu kommen und niedrigere Frequenzen bedeutet größere Objekte,
Günther Hasinger: also größere Schwarze Löcher.
Tim Pritlove: Also diese ganzen Detektoren laufen also jetzt teilweise seit zehn Jahren.
Tim Pritlove: Wirklich nicht ganz so lang, ich weiß nicht, aber auch schon eine Weile.
Tim Pritlove: Jetzt ist einiges gemessen worden und man hat auch festgestellt,
Tim Pritlove: da kommt jetzt nicht nur so alle Jubiläare mal was, sondern da passiert schon
Tim Pritlove: öfter mal was. Also wie hat sich denn das jetzt eingependelt?
Tim Pritlove: Wie viele Ereignisse, die jetzt wirklich relevant sind und die auf irgendwas
Tim Pritlove: hinweisen, wo man weiß, okay, das ist auch was, kommen denn jetzt tatsächlich?
Günther Hasinger: Also jetzt in dem letzten Beobachtungslauf von Laigo Virgo Cagra, O4,
Günther Hasinger: der wurde insgesamt in drei verschiedene Gruppen unterteilt, O4A,
Günther Hasinger: B, C und C ist jetzt gerade vor ein paar Tagen zu Ende gegangen und in dem letzten
Günther Hasinger: Lauf gab es zweimal pro Woche ungefähr ein Ereignis.
Günther Hasinger: Und Ereignis ist eben dieser Chirp, also wo dann zwei schwarze Löcher sich miteinander vereinigt haben.
Tim Pritlove: Oder auch nicht schwarze Löcher.
Günther Hasinger: Sondern z.B. Neutronenstern. Da kommen wir gleich noch drauf.
Günther Hasinger: Und die Gesamtanzahl von solchen Ereignissen hat sich jetzt auf über 200 erhöht.
Günther Hasinger: Also wir reden jetzt nicht mehr von Einzeldingen, sondern von richtig toller Statistik.
Günther Hasinger: Und das Interessante ist, wenn man jetzt die Massen anschaut,
Günther Hasinger: die da vorkommen, dann sind diese 30 Sonnenmassen, die wir am Anfang wo wir so überrascht waren,
Günther Hasinger: drüber die sind praktisch heute gang und gäbe also die Mehrzahl der LIGO Ereignisse
Günther Hasinger: hat in der Gegend von 30 bis 50 Sonnenmassen.
Günther Hasinger: Gesamtsumme und dann gibt es aber einige Ereignisse die besonders hervorstechen,
Günther Hasinger: also inzwischen hat LIGO Birgokagra auch 100 und 200 Sonnenmassenobjekte gefunden
Günther Hasinger: die man eigentlich kaum erwartet hätte,
Günther Hasinger: Und dann ist es auch so, dass es immer mehr von den leichten Objekten gibt,
Günther Hasinger: die so im Bereich von einer Sonnenmasse liegen,
Günther Hasinger: wo man eigentlich bisher dachte, dass das Neutronensterne sein können,
Günther Hasinger: aber es gibt eben diese Theorie der primordialen schwarzen Löcher,
Günther Hasinger: die vorhersagen, dass es auch eine starke Komponente von primordialen schwarzen
Günther Hasinger: Löchern bei einer Sonnenmasse existiert.
Günther Hasinger: Und vielleicht kommen wir jetzt ganz kurz auf dieses eine Ereignis,
Günther Hasinger: was wirklich auch bahnbrechend war.
Günther Hasinger: 1708-17, also am 17. August 2017, ist dieses Neutronensternverschmelzungsereignis,
Günther Hasinger: diese sogenannte Kilonova, passiert.
Günther Hasinger: Und das war wirklich ein Durchbruch.
Günther Hasinger: Weil es das erste Mal war, dass man sozusagen Sound zu den optischen Informationen dazu bekommen hat.
Günther Hasinger: Also wie der Sturmfilm wurde sozusagen in den Tonfilm umgewandelt.
Günther Hasinger: Ich habe das früher Bringing Sound to the Cosmic Movies genannt,
Günther Hasinger: also dass man sozusagen jetzt plötzlich nicht nur sieht, sondern auch hört.
Tim Pritlove: Weil wenn die schwarzen Löcher sich da vereinigen, dann sieht man halt nichts.
Günther Hasinger: Ja, oder nur sehr selten. Wir werden ja vielleicht hinterher noch über Lisa
Günther Hasinger: reden, über dieses große Weltraum-Observatorium.
Günther Hasinger: Lisa wird supermassereiche Schwarze Löcher sehen, die sich miteinander vereinigen.
Günther Hasinger: Und die kommen ja nicht alleine, sondern die kommen immer mit so einem ganzen
Günther Hasinger: Hofstaat von Materie und Sternen und weiß nicht was alles, die sich dann auch
Günther Hasinger: miteinander vereinigen.
Günther Hasinger: Da würde man wahrscheinlich auch wieder elektromagnetische Signale erwarten.
Günther Hasinger: Aber wenn so zwei einsame, arme, schwarze Löcher so von Sternanmassen sich miteinander
Günther Hasinger: vereinigen, dann sieht man da nichts.
Tim Pritlove: So handelsübliche.
Tim Pritlove: Genau, da ist dunkel, aber wenn zwei Neutronensterne aufeinander ballern,
Tim Pritlove: dann ist eine Menge los und das ist schon auch immer mal beobachtet worden,
Tim Pritlove: beziehungsweise man hat halt was beobachtet und nahm an, dass das dann zwei
Tim Pritlove: Neutronensterne waren.
Günther Hasinger: Bei den Gammastrahlenausbrüchen, genau. Also früher gab es schon sozusagen so
Günther Hasinger: Gamma-Bursts, da haben wir auch schon tausende davon gesehen.
Günther Hasinger: Vielleicht nur so ein kleiner Ausflug in die Geschichte, das basierte damals
Günther Hasinger: auf den Atomsperrverträgen, wo also Russland und Amerika beschlossen haben,
Günther Hasinger: keine Atomversuche mehr zu machen im Weltraum.
Günther Hasinger: Und um sich gegenseitig zu kontrollieren, haben sie dann Satelliten hochgeschickt,
Günther Hasinger: die praktisch Gamma-Blitze entdecken können.
Günther Hasinger: Und plötzlich gab es diese Gamma-Blitze und Gott sei Dank ist dann nicht der
Günther Hasinger: Dritte Weltkrieg ausgebrochen, weil sie dann gemerkt haben, die kommen nicht
Günther Hasinger: von der Erde, sondern die kommen von weit her.
Günther Hasinger: Und diese Gamma-Blitze sind dann eine ganz eigene astronomische Industrie geworden.
Günther Hasinger: Und da gibt es zwei Sorten, sehr lange Gamma-Blitze, die so Minuten vielleicht
Günther Hasinger: dauern und sehr kurze, die nur Sekunden oder weniger als die Sekunde dauern.
Günther Hasinger: Und bei diesen kurzen hat man immer schon vermutet, dass es sich dabei um Neutronenstern-Vorgänge
Günther Hasinger: handelt, also um die Vereinigung von zwei Neutronensternen.
Tim Pritlove: Wie man Kilonova nennt.
Günther Hasinger: Genau und dieses Ereignis am 17.08.17,
Günther Hasinger: da hat man sowohl eine Gravitationswelle entdeckt, also diesen Terp und wenige
Günther Hasinger: Sekunden später ein Gammablitz und dann hat man nachgeschaut und konnte tatsächlich
Günther Hasinger: identifizieren die Galaxie,
Günther Hasinger: in der dies passiert ist und dann hat man Wochen und Monate und heute noch sieht
Günther Hasinger: man Signale aus dieser Kilonova-Verschmelzung.
Günther Hasinger: Also dort sind das erste Mal nachweisbar die schweren Elemente entstanden,
Günther Hasinger: zum Beispiel wie Platin und Uran und Thorium und Cäsium und so weiter.
Günther Hasinger: Wo man bisher nicht so richtig verstanden hat, wo die eigentlich herkommen.
Günther Hasinger: Und da wurde dann, also alle Welt hat jetzt gesagt, jetzt haben wir endlich
Günther Hasinger: gesehen, wie Gold entsteht.
Günther Hasinger: Also das Jod in den Blutbahnen und das Gold in den Zähnen, da hat man gedacht,
Günther Hasinger: dass das jetzt sozusagen diese Neutronensternvereinigungen die Grundlage dafür
Günther Hasinger: sind. Das stimmt heute nicht mehr so ganz.
Günther Hasinger: Wir gehen davon aus, dass das Gold nicht so entsteht.
Tim Pritlove: Ach echt?
Günther Hasinger: Aber das ist nochmal ein anderes Thema.
Tim Pritlove: Okay. Davon bin ich jetzt immer ausgegangen.
Tim Pritlove: All die Gewissheit ist schon wieder verflogen.
Günther Hasinger: Nein, es ist so, wir sehen diese schweren, diese sogenannten R-Prozesselemente,
Günther Hasinger: also die mit sehr vielen Neutronensternen reicher Materie entstehen müssen.
Günther Hasinger: Wir sehen die schon sehr, sehr früh im Universum und wir sehen sie auch in Zwerggalaxien,
Günther Hasinger: wo sie, also wenn man eine Neutronenstern-Vereinigung hat, dann muss man ja
Günther Hasinger: zunächst mal zwei Explosionen überleben.
Günther Hasinger: Zwei Sterne müssen explodieren und Neutronensterne bilden.
Günther Hasinger: Das ist schon mal sehr schwierig, wenn man so eine eine Neutronenstern-Explosion
Günther Hasinger: hat, dann wird dieses System schon, kriegt schon eine Kick-Velocity,
Günther Hasinger: also eine Geschwindigkeit und verlässt seine Muttergalaxie.
Günther Hasinger: Und wenn der zweite Stern dann explodiert, dann passiert das nicht mehr in der
Günther Hasinger: Galaxie, sondern irgendwo weiter draußen.
Günther Hasinger: Und dann dauert es noch eine Milliarde Jahre, bis die beiden Neutronensterne
Günther Hasinger: so weit zusammenkommen, dass sie sich miteinander vereinigen.
Günther Hasinger: Das heißt, es ist ein interessantes Phänomen im heutigen Universum,
Günther Hasinger: aber im frühen Universum reicht es nicht aus, also es dauert zu lange,
Günther Hasinger: bis sich diese Neutronensterne miteinander vereinigen.
Günther Hasinger: Deswegen braucht es andere Phänomene und da komme ich vielleicht zum Schluss
Günther Hasinger: nochmal drauf, es gibt jetzt einen ganz, ganz heißen Kandidat,
Günther Hasinger: der auch mit Gravitationswellen zusammenhängt,
Günther Hasinger: wo also das Gold vielleicht erklärt werden kann.
Tim Pritlove: Okay, aber bleiben wir nochmal bei den Messungen, die jetzt konkret stattgefunden
Tim Pritlove: haben in den letzten zehn Jahren.
Tim Pritlove: Also wir haben nicht nur so die herkömmlichen schwarzen Löcher,
Tim Pritlove: sondern auch größere und auch sehr viel kleinere gesehen, die sich irgendwie zusammentun.
Tim Pritlove: Man hat die Neutronensterne und ich glaube auch die Kombination Neutronenstern
Tim Pritlove: und schwarze Löcher lässt sich ja auch nochmal erkennen.
Günther Hasinger: Ja, also es ist so, bisher ist die Betrachtungsweise im Wesentlichen anhand der Massen,
Günther Hasinger: also alles was sozusagen weniger als zwei oder drei Sonnenmassen hat,
Günther Hasinger: wird in diesem Zusammenhang als
Günther Hasinger: Neutronenstern bezeichnet und alles was schwerer ist als schwarzes Loch.
Tim Pritlove: Also man kann es nicht wirklich sehen, man nimmt es nur an.
Günther Hasinger: Man nimmt es an und ich bin ehrlich gesagt der Meinung, dass ein Großteil der
Günther Hasinger: Objekte, die die Leute heute Neutronensterne nennen in dem Zusammenhang,
Günther Hasinger: auch schwarze Löcher sein könnten.
Günther Hasinger: Also das ist eben noch diese Debatte, ob es primordiale schwarze Löcher gibt oder nicht.
Günther Hasinger: Und wenn es die gibt, dann müssten die auch in dieser Klasse von leichten Objekten drin sein.
Tim Pritlove: Okay, aber wie oft, also wir hatten jetzt zweimal pro Woche gibt es so ein Ereignis.
Tim Pritlove: Oder zweimal pro Woche messen wir so ein Ereignis. Vielleicht gibt es die ja
Tim Pritlove: noch sehr viel öfter, man muss nur noch mal ein bisschen genauer hinschauen.
Günther Hasinger: Ja, aber wenn man empfindlichere Detektoren hat, dann passiert das zehnmal am Tag sozusagen.
Günther Hasinger: Also das Einstein-Teleskop zum Beispiel oder Cosmic Explorer,
Günther Hasinger: die nächste Generation, würde so ein Ereignis vielfach, weil man natürlich viel
Günther Hasinger: weiter rausschauen kann.
Tim Pritlove: Und diese Ereignisse finden ja nicht unbedingt in unserer Galaxis statt.
Günther Hasinger: Die sind im ganzen Universum verteilt. Beziehungsweise, wenn man die Entfernungen
Günther Hasinger: anschaut, die jetzt im Moment kommen, dann ist es so immer noch vor unserer kosmischen Haustür.
Tim Pritlove: Aber die Entfernung kann man auch rauslesen?
Günther Hasinger: Die kann man messen, ja. Also das Gravitationssignal gibt einem auch Informationen
Günther Hasinger: über den Abstand des Objekts.
Günther Hasinger: Das ist eben so fantastisch, weil damit kann man im Prinzip,
Günther Hasinger: wenn man viele von denen hat, kann man auch die Hubble-Konstante nochmal neu bestimmen.
Tim Pritlove: Aber das würde doch bedeuten, dass sich das Signal irgendwie ändert,
Tim Pritlove: wenn es länger unterwegs ist, oder woran kann man das sehen?
Günther Hasinger: Ja, also durch die Rotverschiebung wird ja die...
Günther Hasinger: Die Zeit sozusagen verändert.
Tim Pritlove: Ach, die Ausdehnung, okay, na klar, also die Ausdehnung des Universums steckt
Tim Pritlove: da natürlich genauso drin.
Günther Hasinger: Steckt mit drin, ja genau. Also wenn man ein weit entferntes Signal findet,
Günther Hasinger: dann dauert es wesentlich länger als das gleiche Signal in unserer Nähe.
Tim Pritlove: Also die Frequenz wird tiefer sozusagen, aber die Charakteristika sind die gleichen. Ah, okay, gut.
Tim Pritlove: Das heißt, und wie weit konnte man dort schon schauen?
Tim Pritlove: Also ist man dann auch schon so bis ans Ende des beobachtbaren Universums gelangt?
Günther Hasinger: Nee, eben noch nicht. Also das heißt, Also in Rotverschiebungen gerechnet kann
Günther Hasinger: LIGO im Moment maximal ungefähr bis Z gleich 1 messen.
Günther Hasinger: Und Z gleich 1 ist ungefähr die Hälfte des Alters des Universums.
Tim Pritlove: Wofür steht Z in dem Zahnar?
Günther Hasinger: Also Z ist die Rotverschiebung. Z ist 0, ist sozusagen unser lokales Universum.
Günther Hasinger: Und Z gleich 1 heißt, dass man im Prinzip schon ein Signal um einen Faktor 2
Günther Hasinger: sozusagen rot verschoben hat.
Günther Hasinger: Also blaues Licht erscheint dann schon als rot.
Günther Hasinger: Und man misst ja heutzutage, James Webb misst bis Z gleich 15,20 etwa.
Günther Hasinger: Und die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, das Wackeln des Urknalls,
Günther Hasinger: das sieht man bei Z gleich 1100, also 1100.
Günther Hasinger: Da ist die Wellenlänge des Lichtes 1101 mal verschoben.
Tim Pritlove: Und das ist sozusagen das Ende der Beobachtung.
Günther Hasinger: Ja, genau.
Tim Pritlove: Das heißt, da würde man eigentlich ganz gerne mit den Gravitationswellen noch hin.
Günther Hasinger: Oder noch weiter hinaus.
Tim Pritlove: Okay, aber wir sind jetzt bei 1.
Günther Hasinger: Genau, im Moment kommt man zu eins. Sowohl LISA, das Weltraumobservatorium der
Günther Hasinger: ESA, als auch die nächste Generation an bodengebundenen Teleskopen,
Günther Hasinger: also Einstein-Teleskop und Cosmic Explorer,
Günther Hasinger: können bis Z gleich 100 oder 1000 messen. Und das heißt, da kann man dann Objekte sehen,
Günther Hasinger: die wirklich so früh entstanden sind im Universum, dass man dann sagen kann,
Günther Hasinger: ob das primordiale schwarze Löcher sind oder ob man wirklich die erste Generation von Sternen sieht.
Tim Pritlove: Das heißt, dann wäre die Erwartung auch, dass man jetzt nicht zweimal die Woche
Tim Pritlove: eine Messung hat, sondern dann ist eigentlich am laufenden Meter was los.
Günther Hasinger: Zig mal am Tag, ja.
Tim Pritlove: Wow, okay. Wenn man das also mal hochrechnen würde, zig mal am Tag.
Günther Hasinger: Das sind Zehntausende von Objekten, die man da dann sieht.
Tim Pritlove: Pro Tag.
Günther Hasinger: Nein, nein, also insgesamt, also wenn das Ding dann so ein Jahr oder ein paar
Günther Hasinger: Jahre misst, dann rechnen wir wirklich von.
Tim Pritlove: Ich wollte jetzt so ein bisschen darauf hinaus, sagen wir mal,
Tim Pritlove: wir sehen jetzt 100 Ereignisse pro Tag.
Günther Hasinger: Ja.
Tim Pritlove: Was sagt denn das über das Universum aus? Also es knallt, aber jetzt ist ja
Tim Pritlove: so eine Zahl wie 100, ist ja irgendwie nichts in Universumsdimensionen.
Tim Pritlove: Das heißt, wir sehen schon wirklich sehr seltene Ereignisse.
Günther Hasinger: Natürlich, klar. Ich meine, das Universum selbst hat ja, also wir reden von
Günther Hasinger: 100 Milliarden Sternen in unserer Milchstraße und 100 Milliarden Galaxien insgesamt.
Günther Hasinger: Also das ist eine Eins mit 22 Nullen und 100 Objekte ist eine Eins mit zwei Nullen.
Günther Hasinger: Also man hat da noch einen 20 Nullen Unterschied.
Günther Hasinger: Aber ich glaube, es gibt zwei Punkte. Das eine ist, natürlich wird die Anzahl
Günther Hasinger: von Objekten größer, aber auch die Signale der schon bekannten Objekte werden
Günther Hasinger: zehnmal besser sozusagen oder hundertmal besser.
Günther Hasinger: Das heißt also, man kann jede einzelne von diesen Wellenformen viel,
Günther Hasinger: viel präziser messen und kann sehr, sehr viel über das Signal lernen.
Günther Hasinger: Also wir haben vorher zum Beispiel darüber gesprochen, man kann Neutronensterne
Günther Hasinger: haben oder schwarze Löcher.
Günther Hasinger: Ein Neutronenstern hat eine harte Oberfläche und das wirkt sich auf die Wellenform aus.
Günther Hasinger: Das heißt also man kann die Verbiegbarkeit der Oberfläche dann dieser Objekte
Günther Hasinger: messen, wenn man ein Signal hat, was hundertmal besser ist als die heutigen Signale.
Günther Hasinger: Und daraus kann man zum Beispiel eindeutig entscheiden, ob man ein schwarzes
Günther Hasinger: Loch hat oder einen Neutronenstern. und man kann sogar die Zustandsgleichung
Günther Hasinger: der Neutronensterne sehr genau messen.
Günther Hasinger: Also was heute noch unbekannt ist, wie groß ist eigentlich so ein Neutronenstern,
Günther Hasinger: Masse- und Radiusbeziehung.
Tim Pritlove: Das kann man daraus ablesen, okay.
Tim Pritlove: Das wird ja, also ich meine, das ist ja dann schon, da kann man schon von einer
Tim Pritlove: signifikanten Verbesserung des Verständnisses des Universums reden, oder?
Günther Hasinger: Sogenannte subsolare Ereignisse, also Ereignisse, deren Masse weniger als eine Sonnenmasse sind.
Günther Hasinger: Also astrophysikalisch entsteht ein Neutronenstern dann, wenn zum Beispiel ein
Günther Hasinger: weißer Zwerg im Zentrum des Sternes dann langsam,
Günther Hasinger: oder ein Eisenkern dann kollabiert und dann ein Neutronenstern daraus entsteht.
Günther Hasinger: Und das ist bei einer sogenannten Chandra-Seca-Masse, also das muss genau bei
Günther Hasinger: 1,4 Sonnenmassen passieren.
Günther Hasinger: Und deswegen haben Neutronensterne typischerweise Massen zwischen 1,4 Sonnenmassen
Günther Hasinger: und maximal drei Sonnenmassen.
Günther Hasinger: Und danach werden es dann schwarze Löcher.
Günther Hasinger: Aber es ist hochinteressant, dass es Theorien gibt, die auch kompakte Objekte,
Günther Hasinger: die weniger als eine Sonnenmasse vorhersagen.
Günther Hasinger: Also normalerweise, wenn man weniger als eine Sonnenmasse hat,
Günther Hasinger: hat man automatisch einen weißen Zwerg, der ist dann so groß wie die Erde und
Günther Hasinger: die Neutronensterne sind ja nur so groß wie Berlin oder Dresden.
Günther Hasinger: Und jetzt gibt es die ersten Hinweise auf Signale, die weniger als eine Sonnenmasse
Günther Hasinger: schwer sind und das können zwei Möglichkeiten sein.
Günther Hasinger: Es könnte entweder primordiale schwarze Löcher sein, also die können nämlich
Günther Hasinger: auch wesentlich kleiner sein.
Tim Pritlove: Was heißt primordial in dem Zusammenhang?
Günther Hasinger: Die dann sozusagen nicht durch den Kollaps eines Sternes entstanden sind,
Günther Hasinger: sondern im frühen Universum durch Massekonzentrationen, die am eigenen Gewicht
Günther Hasinger: schon nach wenigen Sekunden zusammenstürzen.
Tim Pritlove: Also die sehr früh schon unabhängig von Sternen.
Günther Hasinger: Und diese primordialen schwarzen Löcher könnten im Prinzip auch die dunkle Materie darstellen.
Günther Hasinger: Also die dunkle Materie ist ja immer noch nicht bekannt, die Leute suchen seit
Günther Hasinger: Generationen nach diesem Teilchen und jetzt stellt sich plötzlich heraus,
Günther Hasinger: dass vielleicht primordiale schwarze Löcher ein Teilchen,
Günther Hasinger: Also die dunkle Materie sein könnten. Aber wenn es so wäre, dann sagt die Theorie
Günther Hasinger: eindeutig vorher, dass es auch schwarze Löcher geben soll, die weniger als eine Sonnenmasse haben.
Günther Hasinger: Und da gibt es jetzt die allerersten, noch nicht hundertprozentig sicheren Signale,
Günther Hasinger: aber in den letzten Wochen gab es zwei Ereignisse, die hochspannend waren,
Günther Hasinger: wo man von LIGO gesehen hat, dass es dort Signale gibt, die sich mit 0,1 bis
Günther Hasinger: 0,5 Sonnenmassen miteinander vereinigt haben.
Tim Pritlove: Also alle Annahmen bisher von schwarzen Löchern, dass das immer so riesige Ereignisse
Tim Pritlove: sind und Zentrum der Galaxis und das saugt irgendwie alles auf,
Tim Pritlove: das stimmt, aber könnte auch welche sein.
Günther Hasinger: Es könnte sogar welche, die Asteroidenmassen haben und planetare Massen.
Günther Hasinger: Also es könnte sein, dass unser Sonnensystem voll von kleinen schwarzen Löchern
Günther Hasinger: ist, die wir noch nicht gesehen haben.
Tim Pritlove: Dunkle Materie taucht ja immer wieder fast in jeder Sendung auf,
Tim Pritlove: aber kann man nicht müde betonen.
Tim Pritlove: Das ist sozusagen the biggest unknown derzeit. Man weiß, es gibt sehr viel mehr Masse.
Tim Pritlove: Man kann es einfach ableiten aus der Beobachtung der Galaxien,
Tim Pritlove: die sich sonst einfach nicht so drehen könnten, wie sie es eben tun.
Tim Pritlove: Nur man sieht halt nichts. Und dieses Nicht-Sehen ist halt sozusagen die große
Tim Pritlove: Frage, was ist es, was wir nicht sehen?
Tim Pritlove: Ist es etwas, was wirklich im eigentlichen Sinne dunkel ist,
Tim Pritlove: wie der Name ja jetzt hier irgendwie insinuiert, dass es sozusagen nur einfach kein Licht aussendet.
Tim Pritlove: Da sind natürlich schwarze Löcher sozusagen einfach, indem sie einfach das Licht
Tim Pritlove: bei sich behalten, auch wenn es das theoretisch in ihnen natürlich gibt.
Tim Pritlove: Oder eben so die andere Theorie, der ja genauso nachgegangen wird beim Zerren etc.
Tim Pritlove: Ob es Teilchen sind. Teilchenphysik ist, dass man einfach weiß,
Tim Pritlove: okay es gibt da noch irgendein Teilchen, das einfach eine Masse hat.
Tim Pritlove: Aber aus welchen Gründen auch immer, nicht im elektromagnetischen Spektrum sich
Tim Pritlove: in irgendeiner Form abbildet.
Tim Pritlove: Genau, und das ist so ein bisschen noch offen, bleibt wahrscheinlich auch noch eine Weile offen.
Günther Hasinger: Also wir haben ja ein Teilchen der dunklen Materie schon gefunden, das ist das Neutrino.
Günther Hasinger: Das Neutrino sollte ja eigentlich nach der klassischen Theorie keine Masse haben,
Günther Hasinger: aber inzwischen hat man ja festgestellt, dass Neutrinos Masse haben.
Tim Pritlove: Ach doch.
Günther Hasinger: Ganz, ganz kleine Massen, aber im Prinzip ist das Neutrino schon ein Teilchen,
Günther Hasinger: was genau die Eigenschaften der dunklen Materie widerspiegelt.
Günther Hasinger: Aber das Neutrino ist so leicht, dass es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und das ist zu schnell.
Günther Hasinger: Also wir brauchen sogenannte kalte dunkle Materie und das Neutrino ist heiße dunkle Materie.
Tim Pritlove: Na, Teufel auch.
Tim Pritlove: Ja, wir kommen auch gleich nochmal zu den Multi-Messenger-Geschichten,
Tim Pritlove: wo ja die Gravitationsfolgen eine große Rolle spielen, aber die Neutrinos ja auch.
Tim Pritlove: Jetzt haben wir geschaut, okay,
Tim Pritlove: was ist bisher an Detektoren gebaut worden, wie haben die funktioniert,
Tim Pritlove: da haben wir im Prinzip ja eine Funktionsweise jetzt beschrieben,
Tim Pritlove: die jetzt konkret implementiert wurde.
Tim Pritlove: Wir sehen jetzt auch, was wurde davon detektiert und es gibt den Ausblick, okay,
Tim Pritlove: man kann diese Technik noch verbessern und es ist absehbar, dass allein die
Tim Pritlove: Verbesserung dieser Technik schon eine ganze Menge bringen wird.
Tim Pritlove: Aber jetzt gibt es ja auch noch andere Ansätze, die wir hier haben.
Tim Pritlove: Für Detektoren noch mal Messungen in irgendeiner Form vorzunehmen.
Tim Pritlove: Was steht da sozusagen auf der Liste?
Günther Hasinger: Also wir haben ja darüber gesprochen, dass die Gravitationswellen eine Art Spektrum auch darstellen.
Günther Hasinger: Also wenn wir mal kurz auf das elektromagnetische Spektrum kommen,
Günther Hasinger: das ist ja eigentlich ein Riesenbereich zwischen Radio- und Gamma-Strahlen.
Günther Hasinger: Man hat ungefähr 56 Oktaven, die dieses Spektrum beschreiben.
Günther Hasinger: Ein großes Piano hat acht Oktaven, das heißt man muss also acht große Pianos
Günther Hasinger: nebeneinander stellen und jede Seite muss anders gespannt sein,
Günther Hasinger: dann kriegt man sozusagen das gesamte elektromagnetische Spektrum dargestellt.
Günther Hasinger: Beim Gravitationswellenspektrum ist es so ähnlich, das sind zwar nicht so viele
Günther Hasinger: Dimensionen, aber trotzdem gibt es sehr große Unterschiede zwischen dem,
Günther Hasinger: was man jetzt terrestrisch messen kann,
Günther Hasinger: und Signalen, die noch viel, viel länger wellig sind.
Günther Hasinger: Und der nächste Schritt ist, dass die ESA im Moment dieses LISA-Projekt baut.
Günther Hasinger: Da spielt übrigens auch Hannover eine große Rolle. Also die deutsche Koordination
Günther Hasinger: von dem LISA-Projekt findet im Albert-Einstein-Institut in Hannover statt.
Günther Hasinger: Dort handelt es sich um ein Dreieck aus Satelliten, die hinter der Erde herfliegen
Günther Hasinger: um die Sonne und einen 2,5 Millionen Kilometer Abstand haben.
Tim Pritlove: Also hinter der Erde hinterherfliegen, also ich nehme an, das ist Lagrange-Punkt.
Günther Hasinger: Nee, das ist nicht Lagrange-Punkt, sondern jeder einzelne Satellit fliegt sozusagen
Günther Hasinger: um die Sonne in einer Bahn, die 60 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist.
Günther Hasinger: Also man kann sich vorstellen, die Erde fliegt um die Sonne und hinten dran
Günther Hasinger: gibt es dann so ein Dreieck von Satelliten, die auch um die Sonne fliegen.
Tim Pritlove: Hinten dran, also ein Dreieck, was der Erde folgt, aber nicht an einem Lagrange-Punkt.
Günther Hasinger: Nein, genau. Das wird in den Sonnenorbit gebracht,
Günther Hasinger: in dem auch die Erde sitzt. Und jeder einzelne Satellit hat seine eigene Umlaufbahn um die Sonne.
Günther Hasinger: Und diese Umlaufbahnen sind ganz klein wenig gekippt gegenüber der Erde.
Günther Hasinger: Und wenn man dann die drei Satelliten genau richtig hinbringt,
Günther Hasinger: dann fliegt jeder unabhängig voneinander um die Sonne, aber sie drehen sich
Günther Hasinger: dann in so einem gleichschenklichen Dreieck umeinander herum mit zweieinhalb
Günther Hasinger: Millionen Kilometer Kantenlänge.
Günther Hasinger: Und jetzt ist es so, wir haben ja vorher gesprochen von diesem Michelson-Interferometer,
Günther Hasinger: wo sozusagen derselbe Laserstrahl hergenommen wird und in sich selbst sozusagen
Günther Hasinger: wieder interferiert wird.
Günther Hasinger: Dazu muss man praktisch sicherstellen, dass man den gleichen Wellenberg immer
Günther Hasinger: und das gleiche Wellental findet.
Günther Hasinger: Das heißt, die Abstände dieser Laserstrahlen müssen also auf weniger als Zignanometer
Günther Hasinger: oder sowas, also auf einen Bruchteil der optischen Wellenlänge genau festgelegt werden.
Tim Pritlove: Also wir reden jetzt von einem Laserstrahl, der zwischen diesen drei Satelliten ein Dreieck aufspannt.
Günther Hasinger: Ja, also ich wollte jetzt nochmal kurz zurück auf das Standardverfahren, was LIGO verwendet.
Günther Hasinger: Das ist ein Michelson-Interferometer, wo ein Laserstrahl aufgespalten wird in
Günther Hasinger: zwei Teile und dann wieder in sich zurückreflektiert wird und dann muss man
Günther Hasinger: sicherstellen, dass man sozusagen auf demselben Wellenberg landet,
Günther Hasinger: wieder in beiden Strahlen.
Tim Pritlove: Das ist keine Phasenverschiebung.
Günther Hasinger: Genau, wenn man jetzt zum Beispiel das Interferometer ein kleines Stückchen,
Günther Hasinger: dem einen Fußtritt geben würde, dann sind die Wellen so weit auseinander,
Günther Hasinger: dass man sie gar nicht mehr vermessen kann.
Günther Hasinger: Bei LISA ist es so, dass die Satelliten untereinander jeweils einen Laserstrahl
Günther Hasinger: hin und her schicken, dass aber der Abstand dieser Satelliten um Kilometer sozusagen unbekannt ist.
Günther Hasinger: Also man kann das jetzt nicht auf Nanometer genau regulieren,
Günther Hasinger: sondern man muss sozusagen, das ist kein Michelson-Interferometer,
Günther Hasinger: sondern das ist eine andere Art von Interferometer,
Günther Hasinger: man muss jetzt sozusagen die Wellenlänge mit sich selbst interferieren lassen,
Günther Hasinger: man hat also Wellentäler und Wellenberge, aber die absolute Referenz dieser
Günther Hasinger: Wellen sind nicht mehr bekannt.
Günther Hasinger: Das heißt also, man misst nur noch relativ zueinander.
Günther Hasinger: Man sieht das immer noch, wenn sich der Abstand um ein kleines Stückchen verändert,
Günther Hasinger: aber man kann das nicht jetzt so genau messen, wie wenn man denselben Wellenberg sozusagen hätte.
Günther Hasinger: Trotzdem ist es so, dass man mit Lisa mit diesen zweieinhalb Millionen Kilometern
Günther Hasinger: unheimlich hohe Empfindlichkeiten bekommt.
Günther Hasinger: Und man hat diese ganzen Störstrahlungen von der Erde und sonst was, kein Wackeln, nichts.
Günther Hasinger: Das heißt also, man geht davon aus, dass die Signale, die Lisa sehen wird,
Günther Hasinger: also praktisch absolut starke Signale sind. Da ist überhaupt kein Weg.
Tim Pritlove: Das heißt, funktioniert Lisa im Prinzip genauso wie so ein Distanzlasermessgebiet?
Günther Hasinger: Im Prinzip ja, kann man fast sagen. Wobei dann eben, also innerhalb jedes dieser
Günther Hasinger: Satelliten gibt es freifliegende Massen.
Günther Hasinger: Da hat es ja auch schon das LISA Pathfinder Projekt gegeben,
Günther Hasinger: wo die mit hoher Präzision zeigen konnten, dass das Prinzip funktioniert.
Günther Hasinger: Und Lisa wird jetzt eben im Gegensatz zu LIGO Objekte sehen können,
Günther Hasinger: die so zwischen 100.000 und ein paar Millionen Sonnenmassen sind.
Günther Hasinger: Also das heißt, diese supermassereichen schwarzen Löcher, die ja in allen Galaxien sich befinden.
Günther Hasinger: Wenn sich dort zwei Galaxien miteinander vereinigen, dann wird Lisa dieses Signal sehen.
Tim Pritlove: Das heißt, Lisa misst auch einen ganz anderen Frequenzbereich in diesem Spektrum.
Günther Hasinger: Genau, also sehr, sehr langwellige Frequenzen, also im Bereich von Millihertz
Günther Hasinger: bis Mikrohertz oder irgendetwas.
Tim Pritlove: Und bedeutet das vor allem, dass man weiterschauen kann, weil man sozusagen
Tim Pritlove: mehr Rotverschiebung nimmt?
Günther Hasinger: Nicht unbedingt, sondern vor allem sieht man sehr, sehr massereiche Objekte.
Tim Pritlove: Also andere Ereignisse.
Günther Hasinger: Andere Ereignisse. Lisa kann zum Beispiel diese sogenannten kompakten Binärsysteme
Günther Hasinger: sehen, also Systeme, die aus zwei weißen Zwergen bestehen und die sich einander umkreisen.
Günther Hasinger: Da gibt es jetzt so Doppelsternsysteme, die nur Minuten Orbits haben und die
Günther Hasinger: würden bei LISA praktisch einen sehr starken Hintergrund erzeugen.
Günther Hasinger: Das gibt es überall in der Milchstraße, überall im ganzen Kosmos erzeugen die
Günther Hasinger: so ein generelles Brummen, was überall immer zu sehen ist.
Günther Hasinger: Und darüber überlagert sind dann diese supermassereichen schwarzen Löcher,
Günther Hasinger: die sich miteinander vereinigen,
Günther Hasinger: wo alles das, was wir vorher gesagt haben, dieses Chirpen, eine Million mal
Günther Hasinger: langsamer abläuft etwa.
Tim Pritlove: Millionen Mal, okay. Und was verspricht man sich jetzt primär davon zu entdecken?
Günther Hasinger: Genau, also bei LISA ist es so, dass man vor allem lernen möchte,
Günther Hasinger: woher kommen diese supermassereichen schwarzen Löcher in den Galaxien.
Günther Hasinger: Wir sehen ja praktisch fast in jeder größeren, jeder ordentlichen Galaxie im
Günther Hasinger: Zentrum ein schwarzes Loch.
Günther Hasinger: Unsere eigene Milchstraße hat vier Millionen Sonnenmassen.
Günther Hasinger: Im Andromedanebel sind es vielleicht zehn, zwanzig Millionen Sonnenmassen und
Günther Hasinger: diese größten Galaxien im Universum haben bis zu Milliarden Sonnenmassen schweren schwarzen Löcher.
Günther Hasinger: Und wenn sich dann, wir sehen auch immer wieder solche Galaxienvereinigungsprozesse
Günther Hasinger: im Kosmos, wo zwei Galaxien sich miteinander verheiraten oder sich gegenseitig
Günther Hasinger: auffressen und es muss im Prinzip dann auch,
Günther Hasinger: diese schwarzen Löcher in den Galaxien müssen sich dann auch miteinander vereinigen
Günther Hasinger: und das ist hochspannend.
Günther Hasinger: Weil man da also alle mögliche Astrophysik und Dynamik und sonst was sieht.
Günther Hasinger: Vor allem auch deswegen, weil man diese aktiven schwarzen Löcher,
Günther Hasinger: die im Zentrum von Galaxien sitzen, die strahlen ja sehr hell und das sind die
Günther Hasinger: Quasare zum Beispiel, die also besonders leuchtkräftig sind.
Günther Hasinger: Man geht davon aus, dass solche schwarzen Löcher besonders gut gefüttert werden,
Günther Hasinger: wenn sich zwei Galaxien miteinander vereinigen, weil dann plötzlich im Zentrum
Günther Hasinger: ganz viele Gasströme sozusagen ins Zentrum geschoben werden und die schwarzen
Günther Hasinger: Löcher, die also Milliarden Jahre lang hungern,
Günther Hasinger: kriegen dann plötzlich was zu fressen und strahlen ganz hell.
Günther Hasinger: Und das ist also besonders der Vergleich der elektromagnetischen mit der Gravitationswellensignale
Günther Hasinger: ist also unheimlich spannend, weil man dann genau messen kann, was da passiert.
Günther Hasinger: Man geht zum Beispiel davon aus, dass wenn so ein schwarzes Loch sehr,
Günther Hasinger: sehr gut gefüttert wird, dann strahlt es auch sehr viel ab.
Günther Hasinger: Das heißt also, da gibt es diese Jets, die dann rauskommen und dann so ein schwarzes
Günther Hasinger: Loch ist in der Lage, seine Umgebung freizupusten sozusagen von Materie.
Günther Hasinger: Die neuesten Modelle sagen, dass also am Anfang, wenn sich zwei solche schwarzen
Günther Hasinger: Löcher nähern, sind die sehr helle Röntgenquellen,
Günther Hasinger: man kann sie ziemlich hell sehen und die fangen dann langsam an Gravitationswellen
Günther Hasinger: auszustrahlen, aber wenn sie dann anfangen Gravitationswellen auszustrahlen,
Günther Hasinger: dann pusten sie gleichzeitig ihre
Günther Hasinger: Umgebung frei und dann muss die Röntgenstrahlung erstmal verschwinden.
Günther Hasinger: Und wenn sie sich dann miteinander vereinigen, dann wackelt es und dann gibt
Günther Hasinger: es ein großes neues Objekt und dann dauert es ein paar Monate,
Günther Hasinger: vielleicht bis Jahre, bis dann die Materie wieder reinkommt und dann wieder
Günther Hasinger: sozusagen gefressen wird.
Günther Hasinger: Das heißt, es gibt so einen richtig schönen Tanz zwischen elektromagnetischer
Günther Hasinger: und gravitationswellen Strahlung,
Günther Hasinger: wo man unheimlich viel über die Physik lernt von solchen Schwarzen.
Tim Pritlove: Und das bedeutet auch, dass man jetzt nicht nur so einen kurzen Event hat und
Tim Pritlove: dann war es das, sondern man beobachtet im Prinzip zwei Galaxien dabei,
Tim Pritlove: wie sie sich miteinander vereinigen über einen Zeitraum von Wochen,
Tim Pritlove: Monaten oder Jahren vielleicht sogar.
Günther Hasinger: Also es geht los mit hunderten von Millionen Jahren, wenn man sozusagen sieht,
Günther Hasinger: wie sie sich dann schon annähern, aber da haben wir nicht genügend Zeit,
Günther Hasinger: aber man sieht die letzten Minuten.
Günther Hasinger: Also quasi den Moment der Vereinigung eben flagrant, die ertappt.
Tim Pritlove: Und das würde sich dann über was für einen Zeitraum vielleicht in etwa abbilden?
Günther Hasinger: Also wie gesagt, dieses mit dem Leerpusten, also dass sozusagen irgendwann mal
Günther Hasinger: die Gravitationswellen überwiegen und den Rest der Materie erstmal nach außen
Günther Hasinger: pusten, das ist eine Frage von vielleicht Wochen oder so etwas.
Tim Pritlove: Aber wann würde man das erste Mal was messen können, vermutlich mit Lisa,
Tim Pritlove: wenn das jetzt so im Raum ist?
Günther Hasinger: Das ist im Bereich von Wochen, also so ein Ereignis kann ein ganzes Jahr lang
Günther Hasinger: dauern sozusagen mit Lisa, wenn man Glück hat.
Günther Hasinger: Das heißt also, wenn man die Lokation am Himmel gut genug bestimmen kann,
Günther Hasinger: dann kann man also alle Teleskope darauf richten und insbesondere die Rankenteleskope
Günther Hasinger: können das dann verfolgen.
Tim Pritlove: Dann hat man richtig ein Jahr lang Spaß mit der Vereinigung von zwei Galaxien.
Tim Pritlove: Ein beeindruckendes Projekt, Lisa. Gibt es da noch was?
Günther Hasinger: Ja, also was ich noch sagen wollte, so ähnlich wie auch dein Einstein-Teleskop später,
Günther Hasinger: kann LISA eben bis viel weiter hinausschauen, also praktisch bis an den Rand
Günther Hasinger: des sichtbaren Universums, bis zu einer Rotverschiebung von 1000 etwa,
Günther Hasinger: das ist da, wo der mikrowellen Hintergrund dann beginnt.
Günther Hasinger: Und das kann halt besonders diese sogenannten dunklen Zeiten beurteilen,
Günther Hasinger: wo man eigentlich nichts erwartet, aber wenn Lisa in diesen dunklen Zeiten schwarze Löcher findet,
Günther Hasinger: dann kann man beweisen, dass die primordial sein müssen, also dass sie praktisch
Günther Hasinger: schon von Anfang an da gewesen sind.
Tim Pritlove: So, ja, Lisa, Start ist glaube ich 2035, also da müssen wir noch ein bisschen warten.
Günther Hasinger: Ich glaube, die Eigenschaft eines Weltraumforsches ist erstmal Geduld zu haben.
Tim Pritlove: Ja, das geht ja generell in diesem Segment, das stimmt.
Tim Pritlove: Jetzt gibt es ja auch noch ein paar andere Ansätze, den Gravitationswellen auf
Tim Pritlove: die Spur zu kommen, jenseits der jetzt bereits vorgestellten Techniken und der
Tim Pritlove: von dieser angestrebten Methode. Was gibt es denn da noch?
Günther Hasinger: Genau, also es gibt noch drei verschiedene Themen. Das eine sind die sogenannten Pulsar Timing Arrays.
Günther Hasinger: Das hat sich jetzt gerade im letzten Jahr fantastisch ergeben,
Günther Hasinger: dass also drei oder vier weltweite Kollaborationen ein Signal gefunden haben,
Günther Hasinger: was sehr, sehr wahrscheinlich von einem Gravitationswellenhintergrund stammt.
Günther Hasinger: Und zwar muss man sich das vorstellen, die Pulsare, das sind ja diese Neutronenstern,
Günther Hasinger: die sich unheimlich schnell um ihre eigene Achse drehen.
Günther Hasinger: Wir reden von Millisekunden-Pulsaren, also das sind so 10 Kilometer oder 20
Günther Hasinger: Kilometer große Neutronenbälle, die sich einmal in der Millisekunde um ihre
Günther Hasinger: eigene Achse drehen, also gigantische Unvorstellungen.
Günther Hasinger: Und diese Millisekunden-Pulsare sind eigentlich unheimlich präzise Uhren.
Günther Hasinger: Die werden zum Teil auch benutzt, um die Atomzeit auf der Erde nachzustellen.
Günther Hasinger: Also die Atomuhren sind ja schon fantastisch, aber die gehen weniger genau als
Günther Hasinger: die Millisekundenpulsare.
Günther Hasinger: Das heißt also Millisekundenpulsare insgesamt stellen also eine extrem gute Zeitbasis dar.
Günther Hasinger: Und wenn jetzt eine Gravitationswelle durch unsere Galaxie läuft.
Günther Hasinger: Dann führt die dazu, dass die Uhrzeiten auf der einen Seite alle ein bisschen
Günther Hasinger: nachgehen und auf der anderen Seite ein bisschen schneller laufen.
Günther Hasinger: Also die Gravitationswelle ist ja sozusagen auch eine Verzerrung des Raum-Zeit-Kontinuums
Günther Hasinger: und die Uhren laufen dann auf der einen Seite ein bisschen langsamer und auf
Günther Hasinger: der anderen Seite ein bisschen schneller.
Günther Hasinger: Oder man kann es auch so sehen, die ganzen Millisekunden-Pulsare auf der einen
Günther Hasinger: Seite werden so zehn Meter auf
Günther Hasinger: die eine Seite gerückt und auf der anderen Seite in die andere Richtung.
Günther Hasinger: Und man kann also praktisch die ganze Galaxie als Detektor benutzen,
Günther Hasinger: um extrem langwellige Gravitationswellen zu finden.
Günther Hasinger: Und die werden von Objekten ausgesandt, die so Millionen bis Milliarden Sonnenmassen schwer sind.
Günther Hasinger: Also wenn man dann so richtig dicke Klopper von Galaxien hat,
Günther Hasinger: die sich dann miteinander vereinigen, dann wackelt das Raumzeitkontinuum auf
Günther Hasinger: galaktischen Maßstäben.
Günther Hasinger: Und wenn wir jetzt also typischerweise haben diese Pulsar Timing Arrays,
Günther Hasinger: so eine Zahl von 20, 30 Neutronensternen, die sie gleichzeitig beobachten und
Günther Hasinger: man kann zwar noch nicht, man konnte noch nicht ein einzelnes Ereignis sehen,
Günther Hasinger: also dass dann sozusagen auf der einen Seite alle in eine Richtung ging und
Günther Hasinger: auf der anderen in die andere,
Günther Hasinger: aber man konnte insgesamt an dem Rauschen der Signale schon sehen,
Günther Hasinger: dass da ein Gravitationswellenuntergrund drunter,
Günther Hasinger: Und in Zukunft ist es so, dass wir durch neue Radioteleskope,
Günther Hasinger: da kommen wir dann vielleicht hinterher auf das Querkilometer Array oder auf
Günther Hasinger: das DSA 2000, jetzt vielfach mehr noch neue Neutronensterne entdecken können.
Günther Hasinger: Und wenn man die, sagen wir mal so zehn Jahre lang beobachtet,
Günther Hasinger: dann gehen wir davon aus, dass wir auch in Pulsar Timing Arrays zukünftig einzelne
Günther Hasinger: Ereignisse sehen können.
Günther Hasinger: Also dass man wirklich das zuordnen kann, dass da zwei supermassereiche schwarze
Günther Hasinger: Löcher sich miteinander vereinigen.
Tim Pritlove: Um nochmal zu verstehen, also mit Pulsar Timing Array meint man im Prinzip die
Tim Pritlove: parallele Beobachtung mehrerer bekannter Pulsare mit was für einem Instrument?
Günther Hasinger: Mit Radioteleskopen.
Tim Pritlove: Okay, was man ohnehin schon seit langer Zeit tut, aber dadurch,
Tim Pritlove: dass man sie sozusagen im Konzert anschaut und man weiß, okay,
Tim Pritlove: der feuert mit der Frequenz, der feuert mit der Frequenz, detektiert man im
Tim Pritlove: Prinzip dann in dem Moment, wo eine Gravitationswelle durchläuft,
Tim Pritlove: eine Veränderung bei den einen und die anderen halt noch nicht,
Tim Pritlove: aber die dann später und dann die anderen nicht mehr.
Günther Hasinger: Ja, oder die eine in die eine Richtung und die andere in die andere Richtung.
Tim Pritlove: Also man sieht so richtig, wie die Gravitationswelle durch die Galaxie schwappt.
Günther Hasinger: Also man könnte sich vorstellen, die Gravitationswelle kommt und bewegt sozusagen
Günther Hasinger: alle Pulsare ein Stückchen in eine Richtung.
Günther Hasinger: Und in der Richtung, wo sie auf uns zuläuft, fliegen die Pulsare auf uns zu
Günther Hasinger: und in der Richtung, wo sie von uns wegläuft, von uns weg.
Günther Hasinger: Das heißt, an der einen Seite sind sie rot verschoben und an der anderen Seite blau verschoben.
Günther Hasinger: Und das erzeugt dann ein Signal.
Tim Pritlove: Und das...
Günther Hasinger: Das ist sozusagen jetzt schon über die Jahrzehnte passiert.
Günther Hasinger: Also es haben sich immer mehr Leute, immer mehr Pulsare angeschaut und es gab
Günther Hasinger: eben letztes Jahr mehrere große Publikationen, wo also das Nanograph in den USA,
Günther Hasinger: das European Pulsar Timing Array, das indische Pulsar Timing Array,
Günther Hasinger: also alle Signale gefunden haben.
Günther Hasinger: Und was jetzt eigentlich noch fehlt, ist, dass man diese weltweiten Informationen
Günther Hasinger: alle zu einer Analyse zusammenschmeißt.
Günther Hasinger: Dann wird man nochmal eine höhere Genauigkeit erhalten.
Günther Hasinger: Aber wenn man so im Ausblick schaut, es kommen jetzt eben diese großen Projekte
Günther Hasinger: auf uns zu, neue Radioteleskope, die viel, viel mehr Pulsare noch entdecken werden.
Günther Hasinger: Und das wird also eine ganz, ganz spannende Geschichte.
Tim Pritlove: Wenn man einfach nochmal eine ganz andere Auflösung bekommt.
Günther Hasinger: Genau, also wir reden dann vielleicht von 100 Pulsaren und nicht von 20.
Günther Hasinger: Und auch die Häufigkeit, mit der die beobachtet werden, wird häufiger sein.
Günther Hasinger: Wir sind zum Beispiel an einem Projekt, wollen wir uns beteiligen,
Günther Hasinger: das nennt sich DSA 2000, wo jede Nacht ein ganzes Bild vom ganzen Himmel,
Günther Hasinger: also da wird sozusagen eine Art Video des Himmels, Radio-Video gedreht.
Günther Hasinger: Und da stecken natürlich auch zig neue Pulsare
Günther Hasinger: drin, die dann für solche Pulsar-Timing-Messungen verhandelt werden.
Tim Pritlove: A2000, Deep Synoptic Array, also ein tiefer holistischer Blick auf das ganze Universum.
Tim Pritlove: Jetzt frage ich mich gerade, ist diese Erkennung von Gravitationswellen über diese Pulsare,
Tim Pritlove: Fand das schon vor LIGO statt? Also war das quasi schon so, das muss man ja
Tim Pritlove: auch schon vorher beobachtet haben.
Günther Hasinger: Genau, also das allererste Gravitationswellensignal, da gab es auch den Nobelpreis
Günther Hasinger: dafür schon in den 70er Jahren, das ist der sogenannte Hulse-Taylor-Pulsar.
Günther Hasinger: Das ist also ein System aus zwei Pulsaren, aus zwei Neutronensternen,
Günther Hasinger: die sich einander umkreisen, wovon einer ein sichtbarer Pulsar war.
Günther Hasinger: Und da hat man tatsächlich gesehen, wie sich der Orbit langsam verändert,
Günther Hasinger: also wie die Neutronensterne sich immer näher kommen und das war der Beweis,
Günther Hasinger: so wie es Einstein vorhergesagt hat, dass also Gravitationswellen abgestrahlt werden.
Günther Hasinger: Da konnte man zwar die einzelne Welle nicht sehen, aber man konnte den Effekt
Günther Hasinger: sozusagen sehen. Und das war das erste Mal das hochpräzise Beweis,
Günther Hasinger: Gravitationswellen gefunden wurden, noch vor LIGO.
Tim Pritlove: Aber man hatte nicht jetzt diesen Chirp sozusagen in dieser Information,
Tim Pritlove: aus dem man viel hätte herauslesen können.
Günther Hasinger: Nein, also was man gesehen hat, ist ein Doppelsternsystem, was sich langsam
Günther Hasinger: immer sozusagen immer einander annähert.
Günther Hasinger: Also die Frequenz verändert sich.
Günther Hasinger: Aber den Chirp selber, da muss man noch vielleicht noch paar hunderttausend
Günther Hasinger: bis Millionen Jahre warten, bis der passiert.
Tim Pritlove: Aber wie fein kann jetzt mit so einem Timing Array die Messung werden.
Tim Pritlove: Also wenn ich jetzt so viele Neutronensterne sehe, beobachte und die Zeit vergleiche
Tim Pritlove: und das mit einer hohen Auflösung mache, wie viel Information über das Ereignis
Tim Pritlove: lässt sich daraus lesen?
Günther Hasinger: Also im Moment haben wir so in der Gegend von 20 Pulsaren, die vielleicht so
Günther Hasinger: maximal 10 Jahre lang beobachtet worden sind, aber nicht alle immer gleichzeitig
Günther Hasinger: und nicht alle immer sozusagen mit hoher Kadenz.
Günther Hasinger: Und die Zukunft gibt da zwei Sachen. Das eine ist, dass man wesentlich mehr
Günther Hasinger: kriegt, also dass wir vielleicht von 100 Pulsaren reden, fünfmal mehr,
Günther Hasinger: dass die aber auch viel regelmäßiger beobachtet werden.
Günther Hasinger: Das heißt, die Matrix wird immer voller, das Gitter wird besser gefüllt.
Günther Hasinger: Und die Hoffnung ist, dass wir schon in den nächsten paar Jahren vielleicht
Günther Hasinger: tatsächlich einzelne Ereignisse sehen werden können.
Günther Hasinger: Also bisher sieht man sozusagen nur so das allgemeine Rauschen, so wie der Wind.
Günther Hasinger: Man weiß, dass er da ist, aber man sieht noch nicht aus welcher Richtung er
Günther Hasinger: kommt und da hoffen wir, dass sozusagen im nächsten Schritt wir tatsächlich
Günther Hasinger: einzelne Objekte dann identifizieren können.
Tim Pritlove: Jetzt gibt es glaube ich auch noch so diese Theorie oder vielleicht ist das
Tim Pritlove: ja auch schon sichtbar geworden,
Tim Pritlove: dass so ähnlich wie man das bei der Hintergrundstrahlung des Universums hat,
Tim Pritlove: die auch schon gut gemessen wurde,
Tim Pritlove: die ja im Wesentlichen so die thermische Verteilung nach dem theoretischen Urknall festgehalten hat,
Tim Pritlove: dass quasi all diese Ereignisse bei
Tim Pritlove: der Ausdehnung des Weltalls auch Gravitationswellen quasi erzeugt haben,
Tim Pritlove: die sich vielleicht auf eine ähnliche Art und Weise manifestieren und messbar sind.
Günther Hasinger: Genau, also die sogenannte Mikrowellenhintergrundstrahlung ist ja ungefähr 380.000
Günther Hasinger: Jahre nach dem Urknall entstanden,
Günther Hasinger: zu einer Zeit, als das Universum ungefähr so heiß war wie unsere Sonne,
Günther Hasinger: also so wie die Sonnenoberfläche, ungefähr 3000 Grad heiß.
Günther Hasinger: In dem Moment sind die Atome entstanden, also da haben sich Elektronen und Protonen
Günther Hasinger: miteinander vereinigt und dadurch ist das Universum erstmal kalt genug.
Günther Hasinger: Genau, da war es kalt genug und dass das Universum durchsichtig wurde.
Günther Hasinger: Das kann man so vergleichen mit einer Kerzenflamme, wenn man die Kerzenflamme
Günther Hasinger: anschaut, da wo man das helle Licht sieht, das ist ein Plasma,
Günther Hasinger: wo die Elektronen noch frei sind und dann,
Günther Hasinger: wenn die Kerzenflamme kühler wird, dann werden die Atome gebildet und dann hat
Günther Hasinger: man immer noch heißes Gas.
Günther Hasinger: Also da verbrennt man sich immer noch dran, aber man sieht es nicht mehr.
Günther Hasinger: Das wird dann sozusagen durchsichtig. Und genau in dieser Grenze,
Günther Hasinger: das war 380.000 Jahre nach dem Urknall, ist diese Mikrowellenhintergrundstrahlung entstanden.
Günther Hasinger: Das Licht ist seitdem, hat sich tausendmal ausgedehnt. Also die Frequenz war
Günther Hasinger: vorher sozusagen so heiß wie die Sonne und heute ist es nur noch drei Grad über
Günther Hasinger: dem absoluten Nullpunkt.
Günther Hasinger: Weiter hinein kann man nicht schauen, weil dann hat man sozusagen wie bei der
Günther Hasinger: Sonnenoberfläche auch ein dichtes Medium und kann nicht mehr sozusagen durch
Günther Hasinger: die Sonnenoberfläche durchschauen.
Günther Hasinger: Aber bei der Sonne gibt es ja auch einen Trick. Man kann zum Beispiel die seismischen
Günther Hasinger: Störungen der Sonne, also die Sonne wackelt und man kann Helioseismologie machen.
Günther Hasinger: Man kann also innere akustische Schwingungen sozusagen in diesem Feuerball sehen,
Günther Hasinger: indem man das Wackeln der Oberfläche sozusagen studiert. Und so ähnlich kann
Günther Hasinger: man sich das auch vorstellen.
Günther Hasinger: Also man möchte jetzt gerne Signale finden, die noch früher als 380.000 Jahre entstanden sind.
Günther Hasinger: Zum Beispiel gleich die ersten zwei Sekunden, wo die Hölle los war.
Tim Pritlove: Also der Knall selbst sozusagen.
Günther Hasinger: Dass man quasi das Echo dieses Knalls direkt sehen möchte.
Günther Hasinger: Und das kann man tatsächlich, wenn man Glück hat, kann man das in der Polarisation
Günther Hasinger: des Mikrowellenhintergrundes sehen.
Günther Hasinger: Das heißt also, diese Gravitationswellen verändern den Mikrowellenhintergrund
Günther Hasinger: in einer Weise, dass sie verschiedene Polarisationsmodi anregen.
Günther Hasinger: Sogenannte B-Modes, also B-Moden in der Polarisation,
Günther Hasinger: Und wenn man jetzt, also die Mikrowellenhintergrundstrahlung ist ja sehr,
Günther Hasinger: sehr genau vermessen worden durch Planck, durch WMAP vorher,
Günther Hasinger: durch COBE, aber die Polarisation ist noch nicht so gut vermessen.
Günther Hasinger: Also wenn man die Polarisation des Mikrowellenhintergrundes jetzt messen würde,
Günther Hasinger: dann könnte man auf Gravitationswellen schließen, die wirklich im allerfrühsten
Günther Hasinger: Universum entstanden sind.
Tim Pritlove: Ah, heißt das, man bräuchte nochmal so eine Planck 2 Mission?
Günther Hasinger: Ja, beziehungsweise es gibt jetzt heute schon Projekte, die vor allem am Südpol
Günther Hasinger: messen, wo man also jetzt bodengebunden versucht, die Präzision hochzutreten.
Günther Hasinger: Also man bräuchte ein Planck-artiges Teleskop, aber eigentlich mit viel größerem
Günther Hasinger: Spiegel noch. Das kriegt man so leicht nicht in den Weltraum.
Günther Hasinger: Aber am Südpol entstehen im Moment Projekte, die sowas messen können.
Tim Pritlove: Würde jetzt die Dimension von dem James-Webb-Teleskop da schon ausreichen oder
Tim Pritlove: müsste es noch krasser sein?
Günther Hasinger: Würde im Prinzip gehen, aber es muss halt das Problem, James-Webb ist ja schon
Günther Hasinger: relativ kalt, also ist bei minus 80 Grad oder irgendwie sowas.
Günther Hasinger: Und diese Messungen müssen bei weniger als einem Mikrokelvin stattfinden.
Günther Hasinger: Also da muss der Detektor so stark gekühlt werden, das kriegt man im Weltall nicht so leicht hin.
Günther Hasinger: Also wenn man ein riesiges Teleskop sozusagen so kalt machen möchte,
Günther Hasinger: dazu bräuchte man einen riesen Kühlschrank, ein Gefriergerät.
Günther Hasinger: Im Moment, James Webb ist deswegen so kalt, weil es halt den kalten Weltraum
Günther Hasinger: sieht, aber es wird ja durch den Weltraum gekühlt und man möchte jetzt eigentlich die Dinge,
Günther Hasinger: messen, also man möchte die Strahlung nicht zur Kühlung verwenden,
Günther Hasinger: sondern man muss noch kälter werden als die Strahlung, damit man sie messt.
Tim Pritlove: Also bräuchte man eine richtig große Wärmepumpe Ja,
Tim Pritlove: Also ist es dann, ja, ich meine, wie kommt man denn dann ran an diese Gravitationswellen,
Tim Pritlove: Hintergrundstrahlung? Gibt es da überhaupt einen Ansatz?
Günther Hasinger: Ja, wie gesagt, also im Moment gibt es sozusagen Projekte, die am Südpol entstehen.
Günther Hasinger: Also da ist es sowieso schon kalt und das Teleskop muss dann auch noch gekühlt.
Günther Hasinger: Nein, der Detektor selber muss dann so kalt sein.
Günther Hasinger: Also es gibt ja, diese Polometer, diese empfindlichen Messgeräte werden ja auf
Günther Hasinger: solche Temperaturen abgekühlt.
Günther Hasinger: Also Mini-Calvin oder wenige.
Tim Pritlove: Also Hintergrundstrahlung des Universums, Messen am Südpol, wo es ja auch schön dunkel ist.
Günther Hasinger: Und schön kalt.
Tim Pritlove: Und schön kalt, um dann die Polarisation dieses Lichts zu messen,
Tim Pritlove: um daraus unter Umständen Gravitationswellen ablesen zu können.
Tim Pritlove: Okay, aber mit LISA und so weiter, das reicht sozusagen nicht aus.
Günther Hasinger: Genau, also mit LISA kommt man ungefähr bis Z gleich 1000, also bis ungefähr,
Günther Hasinger: wo die Mikrowellenhintergrundstahlung entstanden ist.
Günther Hasinger: Und mit diesen Methoden würde man bis Z gleich 100.000 oder sowas kommen, also noch viel früher.
Tim Pritlove: Und so eine Super-LISA, wo die drei Satelliten noch weiter auseinander sind,
Tim Pritlove: wird es da auch nicht bringen?
Günther Hasinger: Nein, das Laser ist da schon das Optimum, weil je weiter die Satelliten auseinander
Günther Hasinger: sind, desto stärkeren Laser braucht man und dann wird wiederum das Lasersignal selber das Problem.
Tim Pritlove: Tja, ganz schön kompliziert, Raumfahrttechnik.
Tim Pritlove: Ja, das tolle Wort, was jetzt in den letzten zehn Jahren die Wissenschaftswelt
Tim Pritlove: hier bereichert, ist Multimessenger-Astronomie, wie schon vorhin erwähnt.
Tim Pritlove: Also bisher war immer alles Elektromagnetismus, dann kamen die Gravitationswellen
Tim Pritlove: dazu, dann gibt es so Projekte wie der Ice Cube, wurde ja auch schon besprochen.
Tim Pritlove: In der Antarktis der dicke Würfel im Eis,
Tim Pritlove: wo man eben die Neutrinos misst und durch diese Platzierung auch weiß,
Tim Pritlove: okay, das sind jetzt hier nicht die Fake-Neutrinos, die jetzt hier gerade in
Tim Pritlove: der Atmosphäre gebildet wurden,
Tim Pritlove: dadurch, dass da die kosmische Strahlung aufschlägt, sondern das sind schon
Tim Pritlove: so die Neutrinos von irgendwelchen anderen Ereignissen, die es einmal durch
Tim Pritlove: die Erde geschafft haben.
Tim Pritlove: Und dann kann man dann halt durch diese sekundären Blitzeffekte diese Neutrinos
Tim Pritlove: messen, die ja normalerweise sich aus allem ganz gut raushalten.
Tim Pritlove: Das sind also alles andere Botschafter, die wir auf einmal haben.
Tim Pritlove: Daher kommt der Name Multimessenger-Astronomie, weil man eben jetzt Ereignisse
Tim Pritlove: beobachten kann, eben nicht nur auf eine Art, sondern auf mindestens drei und
Tim Pritlove: ich weiß gar nicht, ob es jetzt noch weitere gibt, die jetzt hier in der Reihe stehen.
Tim Pritlove: Das ist natürlich jetzt auch erstmal etwas, was in der Forschung aufgenommen
Tim Pritlove: werden muss, diese neuen Möglichkeiten.
Tim Pritlove: Wie hat sich denn das jetzt entwickelt? Wie ist denn da der Stand?
Günther Hasinger: Also wir reden von Astrophysik mit allen Sinnen. Also wir haben vorher schon
Günther Hasinger: darüber gesprochen, dass wir jetzt hören und sehen können.
Günther Hasinger: Die Teilchen könnte man fühlen, also wenn man wirklich sehr empfindliche Hände
Günther Hasinger: hat, also so ein hochenergetisches Neutrino.
Günther Hasinger: Eine Energie, die ungefähr einem von Boris Becker geschlagenen Aufschlagstennisball entspricht.
Günther Hasinger: Also wenn man tatsächlich irgendwie aus Versehen mal...
Tim Pritlove: Als er noch jung war.
Günther Hasinger: Also da kommen sehr, sehr hohe Energien zustande. Und wenn man das Glück hat,
Günther Hasinger: also Neutrino hat halt einen extrem kleinen Wirkungsquerschnitt.
Günther Hasinger: Also die Wahrscheinlichkeit, dass ein Neutrino irgendwie ein Atom unseres Körpers
Günther Hasinger: trifft, ist sehr, sehr klein.
Günther Hasinger: Wir werden jede Sekunde mit zigtausenden Neutrinos durchstrahlt.
Günther Hasinger: Aber wenn man einen sehr, sehr guten Empfänger hat, dann hat man manchmal das
Günther Hasinger: Glück, dass man diese sehr hochenergetischen Neutrinos messen kann.
Günther Hasinger: Das erste Mal, dass man Neutrinos im astrophysikalischen Zusammenhang,
Günther Hasinger: also außerhalb der Sonne, also man hat die Neutrinos, die aus dem Sonneninneren
Günther Hasinger: kommen, die hat man ja schon länger gemessen.
Günther Hasinger: Aber das erste Mal, dass man ein astrophysikales Ereignis gesehen hat,
Günther Hasinger: war 1987, als die Supernova in der Magellanschen Wolke explodiert ist.
Günther Hasinger: Und mehrere Neutrinodetektoren auf der ganzen Welt die Ereignisse gesehen haben.
Günther Hasinger: Und es gab auch einen Nobelpreis dafür.
Günther Hasinger: Und das ist tatsächlich auch eine mögliche Quelle, wo Neutrinos entstehen bei
Günther Hasinger: Supernova-Explosionen.
Günther Hasinger: Weil dort werden ja Neutronen, also aus Protonen und Elektronen,
Günther Hasinger: die werden sozusagen zusammengequetscht in ein Neutron und es entsteht ein Neutrino dabei.
Günther Hasinger: Und bei der Supernome-Explosion entstehen also gigantische Mengen von Neutrinos.
Günther Hasinger: Die letztendlich auch dazu führen, dass die Explosion überhaupt stattfindet,
Günther Hasinger: also dass der Stern dann auseinanderfliegt.
Günther Hasinger: Man fragt sich ja immer, wenn alles zusammenstürzt, warum fliegt dann irgendwas
Günther Hasinger: auseinander? Das sind die Neutrinos, die praktisch den Stern auseinander treiben.
Günther Hasinger: Aber die Neutrinos, die jetzt bei Ice Cube gefunden sind, sind noch viel hochenergetischer
Günther Hasinger: als das, was man bei Supernova-Explosionen findet.
Günther Hasinger: Und da ist immer schon lange die Frage gewesen, wo kommen eigentlich die her?
Günther Hasinger: Also wo gibt es solche Beschleuniger, die Teilchen auf so hohe Energien beschleunigen?
Günther Hasinger: Und da spielen natürlich schwarze Löcher eine zentrale Rolle und zwar in zweierlei Art und Weise.
Günther Hasinger: Entweder es handelt sich dabei um solche aktiven galaktischen Kerne,
Günther Hasinger: die ja auch diese Jets aussenden.
Günther Hasinger: Bei diesen Jets gibt es ja auch relativistische Teilchen, die ausgesendet werden
Günther Hasinger: und vielleicht im Zusammenhang mit diesen relativistischen Teilen könnte es
Günther Hasinger: auch sein, dass es Neutrinos beschleunigt werden.
Günther Hasinger: Und eine andere interessante Spekulation ist, dass es sich dabei um sogenannte
Günther Hasinger: Gezeitenzerreißereignisse handelt.
Günther Hasinger: Also man hat ein schwarzes Loch und dann ist ein armes Sternlein,
Günther Hasinger: was um dieses schwarze Loch herumfliegt, was irgendwann mal dem schwarzen Loch
Günther Hasinger: so nahe kommt, dass es quasi durch die Gezeitenkräfte zerrissen wird.
Günther Hasinger: Und dann fängt das schwarze Loch an, diesen Stern aufzuessen.
Günther Hasinger: Und bei der Gelegenheit entstehen auch diese gigantischen, sagen wir mal,
Günther Hasinger: Beschleunigungskräfte.
Tim Pritlove: Ah ja.
Tim Pritlove: Zerplatzte Sterne.
Günther Hasinger: Ja, genau. Und das ist halt so, dass jetzt der Traum des Astrophysikers ist,
Günther Hasinger: dass man eine oder mehrere Ereignisse findet,
Günther Hasinger: die sowohl Gravitationswellen als auch Licht als auch Teilchen erzeugen.
Günther Hasinger: Und in Zukunft werden halt die Empfindlichkeiten dieser Messgeräte immer größer
Günther Hasinger: werden und die Wahrscheinlichkeit, dass man irgendwann mal drei Phänomene gleichzeitig sieht, wird steigen.
Günther Hasinger: Und das ist dann sozusagen die Astrophysik mit allen Sinnen.
Günther Hasinger: Ich selber interpretiere auch noch ein anderes Phänomen als Multimessenger und
Günther Hasinger: zwar haben wir ja zum Beispiel am galaktischen Zentrum schon gesehen,
Günther Hasinger: dass man ganze Sterne als Diagnose benutzen kann,
Günther Hasinger: um zum Beispiel auf das schwarze Loch im galaktischen Zentrum zu schließen.
Tim Pritlove: Das war ja so auch der Nobelpreis vor ein paar Jahren.
Günther Hasinger: Genau, an Reinhard Gensel und Andrea Gess. Und da benutzt man sozusagen die
Günther Hasinger: Sterne selbst als Sensoren.
Tim Pritlove: Das heißt, man beobachtet einfach die Sterne im Zentrum der Galaxis.
Tim Pritlove: Das war jetzt der Nobelpreis und daraus hat man dann geschlussfolgert,
Tim Pritlove: da ist das schwarze Loch.
Günther Hasinger: Genau, man sieht, wie die sozusagen auf elliptischen Bahnen,
Günther Hasinger: genau wie von Kepler vorhergesagt, um dieses schwarze Loch herumsausen.
Günther Hasinger: Und damit kann man etwas dingfest machen, was man nicht sehen kann.
Günther Hasinger: Und sowas ähnliches findet jetzt eigentlich auch schon pausenlos mit Gaia statt.
Günther Hasinger: Also Gaia ist doch diese europäische Astrometrie-Mission, die Milliarden von
Günther Hasinger: Sternen hochpräzise vermisst und man kann anhand der Bewegung dieser Sterne
Günther Hasinger: jetzt auf Phänomene schließen, die man sonst nicht sehen kann.
Günther Hasinger: Und das ist zwar jetzt nicht so im klassischen Sinn Multimessenger,
Günther Hasinger: weil das Licht kommt ja immer noch als Licht auf uns an aber die Signale,
Günther Hasinger: die man interpretiert stammen nicht aus dem Licht selber sondern aus der Bewegung
Günther Hasinger: sozusagen und das ist für mich auch ein zusätzlicher,
Günther Hasinger: Sinn, der da mit in die Astrophysik einfließt Ja.
Tim Pritlove: Die Langzeitbeobachtung die bringt dann sozusagen nochmal Metainformationen heraus Ja,
Tim Pritlove: Weil man ja auf einmal überhaupt erst merkt, hier sind Sterne unterwegs,
Tim Pritlove: die sind nur auf der Durchreise, woher die auch immer gekommen sein mögen.
Tim Pritlove: Das heißt, da muss auch irgendwann mal so ein Beschleunigungsevent gegeben haben,
Tim Pritlove: auf das man unter Umständen dann Rückschlüsse ziehen kann.
Günther Hasinger: Aber wenn man jetzt auf die Multimessenger-Astrophysik als Industrie der Zukunft sozusagen schaut,
Günther Hasinger: dann gibt es da ganz neue Herausforderungen, weil man muss sozusagen erstmal
Günther Hasinger: große Teile des Himmels anschauen, um wirklich einzelne, sehr,
Günther Hasinger: sehr seltene Ereignisse zu sehen.
Günther Hasinger: Also das macht man zum Beispiel durch diese großen Surveys.
Günther Hasinger: Im Moment das Vera Rubin Teleskop hat da am Südhimmel jetzt angefangen zu survern.
Günther Hasinger: Die Gravitationswellen sehen auch den ganzen Himmel. Die Radioteleskope sollen
Günther Hasinger: auch den ganzen Himmel durchmustern.
Günther Hasinger: Also man muss riesige Datenmengen haben.
Günther Hasinger: Gleichzeitig finden diese Ereignisse nur sehr selten statt und wenn eins stattfindet,
Günther Hasinger: dann muss die ganze Welt sozusagen sofort darauf geschaltet werden,
Günther Hasinger: dass die alle das anschauen.
Günther Hasinger: Und in diesem einen Ereignis, was sozusagen mehr oder weniger der Goldstandard
Günther Hasinger: der Multimessenger-Astrophysik im Moment ist, dieses Neutronenstern-Vereinigungsereignis,
Günther Hasinger: Und da gab es dann hinterher ein Paper,
Günther Hasinger: wo 4000 Astronomen drauf standen.
Günther Hasinger: Also praktisch die halbe Astronomiewelt war daran beschäftigt,
Günther Hasinger: dieses eine Ereignis zu studieren.
Günther Hasinger: Und wenn wir jetzt davon ausgehen, dass in Zukunft sowas nicht nur einmal in
Günther Hasinger: zehn Jahren passiert, sondern zweimal oder zehnmal am Tag passiert,
Günther Hasinger: dann wird die ganze Dynamik sozusagen unseres Feldes sich ändern.
Tim Pritlove: Was man gleich mehr, worauf man sich überhaupt noch stürzen soll.
Günther Hasinger: Ja, man muss viel automatisieren. Man muss auch Prioritäten setzen.
Günther Hasinger: Man muss mit künstlicher Intelligenz einem helfen zu sagen, wo schaut man jetzt überhaupt hin.
Günther Hasinger: Und wir werden immer mehr lernen müssen, auch interessante Ereignisse zu vergessen
Günther Hasinger: sozusagen, weil wir uns auf noch interessantere Ereignisse stürzen müssen.
Tim Pritlove: Da vielleicht mal kurz nachgefragt, ich meine jetzt AI ist natürlich gerade
Tim Pritlove: in aller Munde, wenn wir hier von AI reden, reden wir natürlich nicht von den
Tim Pritlove: neuen Large Language Models und ähnlichen Geschichten,
Tim Pritlove: sondern eher die klassische Machine Learning Technologie, die ja den anderen
Tim Pritlove: Sachen so zugrunde liegt.
Tim Pritlove: Die basiert ja immer darauf, dass man eben quasi große Datenmengen mit Wahrheiten
Tim Pritlove: bewertet und daraus dann entsprechende Erkennungsmuster ableitet,
Tim Pritlove: die man dann eben auf neue Daten schnell anwenden kann, um zu sehen,
Tim Pritlove: okay, alles klar, da ist irgendwas.
Tim Pritlove: Also so ein Asteroid, der sich sozusagen in vielen Bildern durchbewegt,
Tim Pritlove: wo man sonst vielleicht mit einem bloßen Auge keine Chance hätte,
Tim Pritlove: aber vielleicht auch mit Algorithmen schon Schwierigkeiten hätte,
Tim Pritlove: weil man nicht so genau weiß,
Tim Pritlove: worauf man diese Algorithmen jetzt wirklich drauf tunen soll.
Tim Pritlove: Auf der anderen Seite, wenn man einfach sagt, hier sind eine Million Bilder,
Tim Pritlove: da ist definitiv ein Asteroid drauf, dann wird eben an der Stelle das Machine
Tim Pritlove: Learning entsprechend getriggert.
Tim Pritlove: Jetzt meine Frage ist, wie sehr hat sich das bewährt in den letzten Jahren als Instrument?
Tim Pritlove: Wie viel Neues konnte dadurch gefunden werden oder wie viele Prioritäten haben sich verschoben?
Günther Hasinger: Also ich würde, ich komme da gleich auf die Frage zurück, aber ich möchte noch
Günther Hasinger: einen Schritt weiter gehen für die Zukunft.
Günther Hasinger: In Zukunft wird es absolut essentiell sein, wenn wir diese gigantischen Datenmengen
Günther Hasinger: anschauen, die die nächste Generation von Teleskopen ausspuckt.
Günther Hasinger: Also zum Beispiel das Square Kilometer Array, das sind ja hunderte von Schüsseln
Günther Hasinger: oder auch hunderttausende von diesen Antennenbäumen,
Günther Hasinger: die da in Australien Daten spucken und dort werden solche riesigen Datenmengen
Günther Hasinger: erzeugt, die man praktisch gar nicht mehr speichern oder überhaupt nicht mehr auswerten kann.
Günther Hasinger: Das Problem ist, dass der Großteil aber eigentlich Rauschen ist.
Günther Hasinger: Der Großteil ist Schmutz und man muss jetzt sehr schnell entscheiden können,
Günther Hasinger: welche Daten habe ich überhaupt auf und welche analysiere ich und welche schmeiße ich weg.
Günther Hasinger: Und da brauchen wir künstliche Intelligenz, Mustererkennung,
Günther Hasinger: die dann sozusagen vor allem das Rauschen rausschmeißt.
Günther Hasinger: Das Rauschen in dem Fall im Radiobereich ist Gott sei Dank, muss man sagen,
Günther Hasinger: nicht stochastisch, sondern systematisch, weil das sind diese ganzen Störstrahlungen
Günther Hasinger: von Elon Musk Satelliten und von Schiffen, die Radio...
Tim Pritlove: Man kennt seine Pappenheimat.
Günther Hasinger: Ja, genau. Und da ist es so, dass man tatsächlich dann künstliche Intelligenz-Methoden verwendet,
Günther Hasinger: um einem zu sagen, welche Daten speichere ich jetzt überhaupt ab und welche
Günther Hasinger: analysiere ich gar nicht.
Günther Hasinger: Und bei der künstlichen Intelligenz ist es aber so, die muss ja trainiert werden.
Günther Hasinger: Das heißt, die kann nur auf Signale reagieren, die eigentlich schon bekannt sind.
Günther Hasinger: Und da ist jetzt das große Problem, dass wir natürlich auch unbekannte Signale
Günther Hasinger: noch entdecken wollen und verhindern müssen, dass die vorher schon rausgeschmissen werden.
Günther Hasinger: Und das wird sich nie hundertprozentig vermeiden lassen. Also wenn man einen
Günther Hasinger: Garten wegschmeißt, wird man immer auch wertvolle Informationen wegschmeißen.
Günther Hasinger: Und in dem Fall ist es tatsächlich so, dass man dann den Himmel als Rückhalt hat.
Günther Hasinger: Also dann muss man halt im schlimmsten Fall, wenn man jetzt eine neue Art von
Günther Hasinger: Signal entdeckt, die man bisher noch nie gesehen hat.
Günther Hasinger: Dann muss man einfach nochmal neu beobachten und dann den Himmel sozusagen nach
Günther Hasinger: solchen Signalen absuchen.
Günther Hasinger: Und jetzt, weil Sie fragen, inwieweit hat das schon geholfen?
Günther Hasinger: Also im Moment diese Machine Learning Techniken werden hauptsächlich angewandt,
Günther Hasinger: um, sagen wir mal, stupide Dinge, die der Mensch macht,
Günther Hasinger: aber immer wieder macht, sozusagen zu vereinfachen und da Hilfe zu leisten.
Günther Hasinger: Es gibt in anderen Feldern wohl, also in der Mathematik.
Günther Hasinger: Jetzt die ersten Hinweise darauf, dass die künstliche Intelligenz auch wirklich
Günther Hasinger: Dinge gelöst hat, neue Beweise gezogen hat, die noch kein Mensch sozusagen geschafft hat.
Günther Hasinger: Aber in der Astrophysik sehe ich im Moment das eigentlich mehr als,
Günther Hasinger: da gibt es ja vor allem auch diese Citizen Science Projekte,
Günther Hasinger: wo man also viele, viele Menschen hat,
Günther Hasinger: die sich dann gleichzeitig Dinge anschauen und da durch die Schwarmintelligenz
Günther Hasinger: sozusagen neue Phänomene erzeugen.
Günther Hasinger: Und an der Stelle kann im Prinzip die künstliche Intelligenz,
Günther Hasinger: kann die Schwarmintelligenz ersetzen sozusagen.
Tim Pritlove: Also das Square Kilometer Array, was wir jetzt gerade erwähnt haben,
Tim Pritlove: ich glaube das haben wir vorhin gar nicht so gesagt, ist halt auch ein neues
Tim Pritlove: Radioteleskop, was eben aus sehr vielen kleinen Teleskopen zusammensetzt,
Tim Pritlove: das in Australien und Südafrika aufgebaut wird und das halt auch diese Pulsar-Entdeckung quasi mit treibt.
Tim Pritlove: Ja, aber auch das Zentrum für Astrophysik hat ja hier ein Ziel,
Tim Pritlove: also hat viele Ziele, aber schon erwähnt, das Einstein-Teleskop soll ein Teil davon sein.
Tim Pritlove: Ja, also das Einstein-Teleskop wäre halt ein weiterer Gravitationswellendetektor,
Tim Pritlove: so wie LIGO, Virgo, Agra, was wir schon besprochen haben,
Tim Pritlove: aber eben tief unter der Erde oder ganz tief in den Bergen sozusagen,
Tim Pritlove: in Felsen, einfach aus den schon erwähnten Gründen.
Tim Pritlove: Da ist Ruhe im Karton und da kann man sich dann irgendwie mehr auf die Wellen selbst konzentrieren.
Tim Pritlove: Wie sieht es denn da aus? Wer treibt das jetzt im Wesentlichen voran und vor allem, wo kommt es hin?
Günther Hasinger: Ja, also das Einstein-Teleskop ist ein zukünftiges europäisches Projekt,
Günther Hasinger: was jetzt schon auf der S3 Roadmap, also European Research Infrastructure Roadmap aufgenommen wurde.
Günther Hasinger: Also es ist eine Priorität in Europa.
Günther Hasinger: Das bedeutet allerdings noch nicht, dass es jetzt auch schon entschieden ist,
Günther Hasinger: dass es gebaut wird oder vor allem finanziert wird. Und im Moment finden eben
Günther Hasinger: gerade die Voruntersuchungen statt, wo es am besten hinkommen sollte.
Günther Hasinger: Und da gibt es schon lange, gab es zwei Plätze, die sich darum gerangelt haben.
Günther Hasinger: Das eine ist Sardinien in Italien und das andere ist das Dreiländereck, Belgien, Niederlande,
Günther Hasinger: Nordrhein-Westfalen, die sogenannte EMR-Region, also Irop-Mois-Rhein-Region.
Tim Pritlove: Euregio Mars Rhein heißt es, glaube ich.
Günther Hasinger: Genau, Euregio Mars Rhein. Und,
Günther Hasinger: Wir als DZA sind ja hier durch diesen Wettbewerb relativ kurzfristig auch noch mit dazugekommen.
Günther Hasinger: Und im Rahmen dieses Wettbewerbs haben wir auch einen einzigartigen Granitstock
Günther Hasinger: hier in der Lausitz identifiziert, der
Günther Hasinger: sich besonders gut für solche Gravitationswellenmessungen eignen würde.
Günther Hasinger: Und wir haben auch gesagt, wir wollen auf jeden Fall in diesem Granitstock eine
Günther Hasinger: Art Untergrundlabor aufbauen, in dem man Technologien für Gravitationswellendetektoren entwickeln kann.
Tim Pritlove: Also sozusagen so ein Geo 600.
Günther Hasinger: Aber unter der Erde. Aber nicht 600, sondern wir reden von 20 Meter Länge.
Tim Pritlove: Also 600 sind die 600 Meter.
Günther Hasinger: Also wir hätten quasi so eine Art Geo 20 dann in der Lausitz, Lausitz 20.
Günther Hasinger: Und wir als DZA haben sozusagen das als eins unserer Ziele.
Günther Hasinger: Das DZA selber hat jetzt sozusagen mit dem Vorschlag,
Günther Hasinger: das Einstein-Teleskop in die Lausitz zu bringen, nicht direkt was zu tun,
Günther Hasinger: sondern das wird hauptsächlich vom Land Sachsen und von der TU Dresden vorangetrieben.
Günther Hasinger: Und dadurch, dass ich Professor an der TU Dresden bin, habe ich da sozusagen auch,
Günther Hasinger: Persönlich war es damit zu tun, aber wir müssen darauf achten,
Günther Hasinger: das DZA selber ist im Moment,
Günther Hasinger: dadurch, dass wir ja von der Bundesregierung gefördert werden,
Günther Hasinger: sind wir nicht beauftragt, jetzt das Einstein-Teleskop zu machen,
Günther Hasinger: weil das ja noch ein Wettbewerb ist, auch innerhalb von Deutschland.
Günther Hasinger: Da ist so ein bisschen politische Sensitivität dafür da sozusagen.
Tim Pritlove: Aber wer wird denn dann letzten Endes die Entscheidung fällen,
Tim Pritlove: also ob es das gibt und wo?
Günther Hasinger: Genau. Letztendlich muss man, um das Einzelnteleskop zu bauen,
Günther Hasinger: braucht man vier Bedingungen.
Günther Hasinger: Das eine ist, dass es technisch machbar ist.
Günther Hasinger: Das andere ist, dass es wissenschaftlich machbar ist. Das dritte ist,
Günther Hasinger: dass es betrieben werden kann.
Günther Hasinger: Und das vierte ist, dass man die politische und finanzielle Unterstützung hat.
Günther Hasinger: Und das vierte ist natürlich das Wichtigste.
Günther Hasinger: Also wir gehen davon aus, dass die Gesamtkosten nahe drei Milliarden sein werden.
Günther Hasinger: Und es ist leider so, dass kein einziges europäisches Land im Moment das Geld
Günther Hasinger: hat, um so viel zu machen. Es muss eine Art...
Günther Hasinger: Großeuropäische Lösung dafür her. Und in dem Sinne ist es ganz gut,
Günther Hasinger: dass es jetzt drei verschiedene Standorte gibt, weil dann könnte man unter Umständen
Günther Hasinger: die Lasten auch ein bisschen verteilen.
Tim Pritlove: Könnte so ein bisschen so ein Gravitationswellen-Zern werden?
Günther Hasinger: Ja, im Prinzip eigentlich, das wäre ideal. Also es ist fast so,
Günther Hasinger: wie das Zern hat ja ursprünglich auch nicht nur reine wissenschaftliche Ziele,
Günther Hasinger: sondern auch vor allem die Kommunikation, die Kooperation zwischen verschiedenen Ländern.
Tim Pritlove: Friedensprojekt könnte man auch sagen.
Günther Hasinger: CERN gab es ja, bevor es wirklich Europa gab. CERN war sozusagen eine Baustelle für Europa.
Tim Pritlove: Für solche Friedensprojekte haben wir auch noch genug Bedarf.
Günther Hasinger: Ja, genau. Und es ist jetzt so, neben der Frage des Standortes ist leider auch
Günther Hasinger: noch eine Unsicherheit über die Geometrie.
Günther Hasinger: Also Einstein-Teleskop ist bisher als ein Dreieck gedacht, so ähnlich wie auch
Günther Hasinger: Lisa ein Dreieck ist, aber es gibt jetzt den Vorschlag, das Dreieck aufzuteilen
Günther Hasinger: in zwei L-förmige, also dass man quasi sowas ähnliches wie LIGO baut.
Günther Hasinger: Und ein L, also die beiden L's müssten mindestens 1000 Kilometer auseinander sein.
Günther Hasinger: Das heißt, es wäre sicher so, dass ein L dann nach Sardinien kommen würde und
Günther Hasinger: ein L nach Nordeuropa, also entweder in die Lausitz oder in die EMR-Region.
Günther Hasinger: Und für mich wäre das eigentlich die Vorzugsvariante, weil dann hätte man sozusagen
Günther Hasinger: nicht Gewinner und Verlierer, sondern da haben alle ein bisschen was davon.
Günther Hasinger: Also dann hätte man praktisch Italien mit im Boot, Deutschland,
Günther Hasinger: Niederlande und so weiter.
Günther Hasinger: Also das Ganze ist eine hochkomplexe und auch letztendlich politische Frage
Günther Hasinger: und zum Schluss hängt es an den Kosten ab.
Günther Hasinger: Und ich glaube, wir sind im Moment in einer Phase, wo wir noch die ganzen Studien
Günther Hasinger: noch nicht abgeschlossen haben.
Günther Hasinger: Also wir wissen weder, ob es wirklich funktioniert an den einzelnen Standorten,
Günther Hasinger: noch was die Kosten sind.
Günther Hasinger: Und deswegen brauchen wir jetzt noch ein Jahr ungefähr, um diese ganzen Randbedingungen
Günther Hasinger: zu klären und dann kann eigentlich eine politische Entscheidung getroffen werden.
Tim Pritlove: Okay, aber das steht auch bald mal an, sagen wir es mal so.
Günther Hasinger: Also nächstes Jahr würde ich sagen oder spätestens Anfang 2027 müsste dann die
Günther Hasinger: Entscheidung getroffen werden.
Tim Pritlove: Wäre jetzt der Unterschied primär, dass man Untergrund ist und ansonsten macht
Tim Pritlove: man eigentlich alles genauso oder werden da noch andere Längen auch erzielt werden können?
Günther Hasinger: Ja, also der Punkt ist, das Einstein-Teleskop selber besteht eigentlich aus zwei Techniken.
Günther Hasinger: Das eine ist einfach eine Erweiterung der jetzt schon existierenden LIGO-Technik,
Günther Hasinger: wobei man nicht mehr vier Kilometer hat, sondern zehn Kilometer.
Günther Hasinger: Das heißt, man kommt entsprechend weiter.
Günther Hasinger: Aber das wirklich Attraktive an dem Einstein-Teleskop ist, dass man eben dieses
Günther Hasinger: neue, gekühlte Interferometer hat, wo man also die Spiegel dann auf 10 Grad
Günther Hasinger: über dem absoluten Nullpunkt abkühlt.
Günther Hasinger: Das heißt also, wir reden von dem sogenannten Xylophon-Design.
Günther Hasinger: Das sind eigentlich zwei Interferometer, die bei zwei verschiedenen Frequenzen gestimmt sind.
Günther Hasinger: Und erst in der Kombination kriegt man eigentlich das Gesamtkunstwerk.
Günther Hasinger: Und dieses gekühlte Interferometer braucht komplett neue Technologien,
Günther Hasinger: also braucht man neue Spiegeltechnologie,
Günther Hasinger: das ganze Kühlsystem, Vakuum und so weiter ist alles viel herausfordernder noch
Günther Hasinger: als bei dem jetzigen LIGO-Design.
Tim Pritlove: Na, dann schauen wir mal, wie
Tim Pritlove: sich das entwickelt. Raumzeit wird dann berichten. Ja, Günther, ich denke.
Günther Hasinger: Wir sind durch.
Tim Pritlove: Das war ein sehr schöner Überblick und auch nochmal eine schöne Vertiefung der
Tim Pritlove: schon existierenden Folgen hier rund um die Gravitationswellenforschung.
Tim Pritlove: Ich wünsche dem DZA, neue Abkürzung, erstmal lernen.
Tim Pritlove: Alles Gute und dass sich das hier alles super entwickelt.
Tim Pritlove: Dann komme ich auch gerne mal wieder vorbei.
Günther Hasinger: Ja, und vielen Dank für das Gespräch. Es ist immer wieder eine Freude, mit dir zu reden.
Tim Pritlove: Freut mich auch sehr. Ja, und vielen Dank natürlich auch fürs Zuhören hier über
Tim Pritlove: Raumzeit. Bald geht es wieder weiter. Ich sage tschüss und bis bald.