Astronomen haben mit Simulationsdaten eine Ansicht des Himmels erzeugt, wie er im Bereich der Gravitationswellen aussehen würde – das sind kosmische Turbulenzen der Raumzeit, die von einander eng umkreisenden Objekten produziert werden. Das Bild zeigt, wie weltraumbasierte Gravitationswellenobservatorien, deren Start für das kommende Jahrzehnt geplant ist, unser Wissen über unsere galaktische Heimat verbessern werden.
Seit 2015 haben bodenbasierte Observatorien etwa 100 Ereignisse registriert, welche auf die Verschmelzung von Systemen hindeuten, zu denen ein Paar stellarer Schwarzer Löcher, Neutronensterne oder beides gehört. Die Signale dauern typischerweise nicht länger als eine Minute, besitzen relativ hohe Frequenzen und können überall am Himmel auftauchen. Ihre Quellen liegen weit jenseits unserer Galaxie.
„Doppelsysteme kommen auch häufig in der Milchstraße vor und wir gehen davon aus, dass viele von ihnen kompakte Objekte wie Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher in engen Umlaufbahnen enthalten“, sagte Cecilia Chirenti von der University of Maryland in College Park und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Kalifornien). „Aber wir brauchen ein Weltraumobservatorium, um sie zu ‚hören‘, weil ihre Gravitationswellen in Frequenzen summen, die für bodenbasierte Detektoren zu tief sind.“
Astronomen bezeichnen diese Systeme als ultrakompakte Doppelsterne (ultracompact binaries, UCBs). Sie denken, dass zukünftige Observatorien wie das von der ESA in Zusammenarbeit mit der NASA geleitete LISA (Laser Interferometer Space Antenna) zehntausende von ihnen registrieren wird. Ultrakompakte Doppelsterne sind normalerweise schwer zu entdecken, weil sie in sichtbaren Wellenlängen nur schwach leuchten. Astronomen kennen derzeit nur eine Handvoll solcher Systeme mit Umlaufperioden, die kürzer als eine Stunde sind. Die Entdeckung vieler neuer ultrakompakter Doppelsterne ist eines von LISAs Hauptzielen.
Mit Daten, die die erwartete Verteilung und die Gravitationswellensignale dieser Systeme simulieren, entwickelte das Team eine Möglichkeit, um die Daten zu einem Gesamtanblick der ultrakompakten Doppelsterne in der Galaxie zu kombinieren. Eine im Astronomical Journal veröffentlichte Studie beschreibt diese Methode.
Video-Link: https://youtu.be/nvaqhzJWqZM
„Unser Bild ist direkt analog zu einer Ansicht des gesamten Himmels in einem bestimmten Wellenlängenbereich, beispielsweise sichtbares Licht, Infrarot- oder Röntgenwellenlängen“, sagte der Astrophysiker Ira Thorpe vom Goddard Space Flight Center. „Die Verheißung von Gravitationswellen liegt darin, dass wir das Universum auf eine völlig andere Weise beobachten können und das Bild macht das wirklich deutlich. Ich hoffe, dass ich eines Tages eine Version auf einem Poster oder T-Shirt sehen kann, die mit echten LISA-Daten erstellt wurde.“
(THK)
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