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 Gravitationswellen nachgewiesen!
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Seite: von 4

gvarensch
Meister im Astrotreff

Deutschland
739 Beiträge

Erstellt am: 11.02.2016 :  17:07:50 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Leute,

PK zur Zeit hier:
http://www.n24.de/n24/Mediathek/Live/d/3246846/pressekonferenz-zum-nachweis-von-gravitationswellen.html

Welch triste Epoche, in der es leichter ist, ein Atom zu zertrümmern als ein Vorurteil! [Albert Einstein]

Bearbeitet von: am:

M31Forscher
Senior im Astrotreff

Deutschland
156 Beiträge

Erstellt  am: 11.02.2016 :  18:30:17 Uhr  Profil anzeigen  Besuche M31Forscher's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo,

ein indirekter Nachweis von Gravitationswellen ist bereits 1993 an dem Doppelpulsar PSR 1913 + 16 gelungen, zu lesen in einem Artikel von Professor V. Weidemann:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/phbl.19930491210/pdf

Auf einem Vortrag über Schwarze Löcher im Juni 1993 bei der GvA-Kiel hat Prof. Weidemann noch kurz darauf hingewiesen.

Bearbeitet von: M31Forscher am: 11.02.2016 18:34:07 Uhr
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HoO_Germany
Anbieter im Astrotreff

Deutschland
2125 Beiträge

Erstellt  am: 12.02.2016 :  07:27:04 Uhr  Profil anzeigen  Besuche HoO_Germany's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo,

weitere Berichte über diese interessante Entdeckung, gibt es hier
- http://www.sci-news.com/physics/physicists-detect-gravitational-waves-03628.html
- https://www.sciencenews.org/article/gravity-waves-black-holes-verify-einsteins-prediction
- http://www.sciencedaily.com/videos/c4e407e9fbf24580717a33f8c041fb9c.htm
- http://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160211103935.htm
- https://www.sciencenews.org/article/gravitational-waves-explained?tgt=more


Gruß

House of Optics Germany
Robert Lebek
http://www.hoo-germany.de
E-mail: info(==>)hoo-germany.de


Bearbeitet von: HoO_Germany am: 12.02.2016 08:12:43 Uhr
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
9755 Beiträge

Erstellt  am: 12.02.2016 :  10:29:16 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hier der Originalbeitrag der Wissenschaftler:
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Zitat:
Zitat Zusammenfassung (frei von mir übersetzt):

Am 14.09.2015 um 9:50:45 UTC beobachteten die beiden Detektoren des LIGO simultan ein impulsförmiges Gravitationswellensignal. Das Signal zeigte einen Frequenzanstieg von 35 auf 250 Hz mit einer maximalen Gravitationswellen-Verzerrung von 1.0 E-21 (Anm: Maß für die Stärke der Welle). Die Wellenform entspricht den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie, wenn zwei schwarze Löcher sich auf Spiralbahnen umkreisen und am Ende kollidieren und verschmelzen. Das Signal wurde unter Verwendung eines Optimalfilters mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von 24 und einer Fehlalarmempfindlichkeit, die 1 Ereignis in 203000 Jahren entspricht, beobachtet. Dies entspricht einer (statistischen) Signifikanz über 5,1 Sigma (Anm: Entspricht mehr als 99,9999%-ige Sicherheit der Filtereinstellung).
Die Quelle befindet sich in einer Entfernung von 410 (+160/-180) Megaparsec, entsprechend einer Rotverschiebung von z = 0,09 (+0,03/-0,04). Die Massen der ursprünglichen schwarzen Löcher betragen 36 (+5/-4) und 29 (+/-4) Sonnenmassen und das resultierende schwarze Loch enthält 62 (+/-4) Sonnenmassen, wobei das Energieaquivalent von 3,0 (+/-0,5) Sonnenmassen als Gravitationswellen abgestrahlt wurde. Die Unsicherheiten in den Angaben (+/-Zahlen) entsprechen einem Vertrauensniveau von 90%.

Die Beobachtung zeigt die Existenz von binären stellaren schwarzen Löchern. Es ist die erste direkte Detektion von Gravitationswellen und die erste Beobachtung einer Verschmelzung in einem Doppelsystem schwarzer Löcher.



Hey, da wurden mal eben drei Sonnenmassen in reine Graviationswellenenergie umgewandelt. Und das in einer halben Sekunde.

Kalle - Alles wird gut !
Meine Okulardatenbank im Astrotreff: hier
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Bearbeitet von: Kalle66 am: 12.02.2016 10:31:13 Uhr
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AS-Fan
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
3055 Beiträge

Erstellt  am: 12.02.2016 :  17:45:08 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Drei Sonnenmassen in einer halben Sekunde...was für eine Verschwendung

Bearbeitet von: am:
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HWS
Meister im Astrotreff

Sweden
333 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  00:20:44 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Imponierend, las auch folgendes:
Abgestrahlte Energie: 3 Sonnenmassen
Dauer: 0,2 Sekunden
Signalstärke: 50 mal energiereicher/sek als alles sichtbares Licht im Universum, oder 200 miljarden mal stärker als die stärkste Supernova, wir jemals gesehen haben, oder 100 mal stärker als das stärkste, jemals gemessenes, elektromagnetische Signal.

Alles laut Carl-Johan Haster.

HWS

Bearbeitet von: am:
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Bikeman
Meister im Astrotreff

Deutschland
437 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  12:58:11 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Zitat:
Original erstellt von: M31Forscher

Hallo,

ein indirekter Nachweis von Gravitationswellen ist bereits 1993 an dem Doppelpulsar PSR 1913 + 16 gelungen, zu lesen in einem Artikel von Professor V. Weidemann:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/phbl.19930491210/pdf




Der Artikel reiht sich leider ein in die nicht enden wollende Serie von Artikeln die behaupten, Hulse und Taylor hätten den ersten indirekten Nachweis von Gravitationswellen erbracht. Das ist so nicht richtig. Hulse & Taylor haben den Nobelpreis für die Entdeckung und erste Messungen des Doppelsterrn-pulsar Systems bekommen. Die Arbeiten, die den indirekten Nachweis von GW brachte, waren diese hier:

http://adsabs.harvard.edu/abs/1981SciAm.245...74W

und

http://adsabs.harvard.edu/abs/1982ApJ...253..908T

Also Weisberg & Taylor, nicht Hulse & Taylor.

Für Herrn Weisberg muss das sehr frustrierend sein dass so viele Menschen glauben, jemand anderer hätte einen Nobelpreis für eine Entdeckung verdient und bekommen, die er maßgeblich mitgeleistet hat :-(

Cheers

6" f/5 GSO Newton, 8" f/5 Omegon Newton, GP2+SBS, HEQ5Pro SynScan, Canon EOS 1100D, ZWO ASI 178mm, StarAnalyser 100, Legacy smc Pentax Objektive (50mm 1:1.4, 85mm 1:2, 135mm 1:2.5, 300 mm 1:4)

Bearbeitet von: Bikeman am: 13.02.2016 14:28:48 Uhr
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Gert
Altmeister im Astrotreff


2642 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  18:36:00 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Gert's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo

Dazu gleich eine Frage. Wenn nun soviel Energie/Masse abgestrahlt wurde. Wie verträgt sich das mit der Aussage, dass nichts (ausser Hawkingstrahung) ein Schwarzes Loch verlassen kann? In der Massenbilanz hat das neue SL doch 3 SM in den Weltraum verloren.

Clear Skies
Gert

Zitat:
Original erstellt von: HWS

Imponierend, las auch folgendes:
Abgestrahlte Energie: 3 Sonnenmassen
Dauer: 0,2 Sekunden
Signalstärke: 50 mal energiereicher/sek als alles sichtbares Licht im Universum, oder 200 miljarden mal stärker als die stärkste Supernova, wir jemals gesehen haben, oder 100 mal stärker als das stärkste, jemals gemessenes, elektromagnetische Signal.

Alles laut Carl-Johan Haster.


Bearbeitet von: am:
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Stathis
Forenautor im Astrotreff

Greece
4627 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  19:36:09 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Stathis's Homepage  Antwort mit Zitat
Das ist ja ein Riesen Ding, bin richtig ergriffen von der Enddeckung! Hey, davon werden wir noch unseren Enkeln von Großneffen erzählen, dass wir das life und in Farbe miterleben dürfen.

Hallo Gert,

die Abstrahlung der Gravitationswellen geschieht ja während des letzten Momentes des Vereinigungsprozesses außerhalb des Ereignishorizontes, bevor die beiden schwarzen Löcher komplett verschmolzen sind. Die Energie kommt somit außerhalb des SL.

Mir sind aber auch eine Menge Sachen unklar:

1. Zum Messprinzip: Der Raum selbst wird ja wellenförmig deformiert. Müsste das Licht dem nicht auch folgen? Warum wird die Stauchung und Streckung der Messröhren überhaupt durch den Laserstrahl registriert?

2. Woher weiß man all diese Details mit den 36 und 29 Sonnenmassen, den Massenverlust, die Entfernung? Das muss sich ja alles aus der Schwingungskurve ergeben.

3. Wie kann man mit einem Interferometer Streckenänderungen von 1/1000 Proton- Durchmesser messen? Wie Isoliert man eine 4 km lange Messtrecke so gut gegen alle äußeren Vibrationen? Da müsste doch nur eine Maus in der Nähe der Röhre hochspringen und schon gerät die Maschine außer Takt.

4 Welcher Teil der alg. Relativitätstheorie fordert Gravitationswellen von beschleunigten Massen?

Stathis
http://www.stathis-firstlight.de

Bearbeitet von: Stathis am: 13.02.2016 19:49:17 Uhr
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DK279
Stellarastronom im Astrotreff

Deutschland
2249 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  19:39:42 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hi Gert,

erstmal, da ist natürlich wieder das "Problem", dass wir nicht unbedingt erwarten dürfen die ganze Komplexität des Universums müsste sich unbedingt mit unserem einfach Alltagsverstand vollumfänglich begreifen lassen. Wenn das mal schiefgeht, ist das seltener ein Problem der zu Grunde liegenden Theorie, und öfter eines der Übervereinfachung.

Die Gravitationswellen kommen ja nicht von innerhalb des neu entstandenen SL, sondern sogar von ausserhalb der Ereignishorizonte der beiden Ausgangs-SL. Es hilft sicher, wenn man sich daran erinnert, dass, wenn man das System Erde/Mond anschauen würde, ein ganz kleiner Teil der Massen die ein aussenstehender Beobachter messen würde, auch in der kinetischen Energie der Partner, und ein anderer in der potentiellen Energie im jeweiligen Gravitationsfeld steckt. Genauso ist es bei sich umkreisenden SL auch!

Viele Grüsse,
Dominik

Bearbeitet von: am:
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DK279
Stellarastronom im Astrotreff

Deutschland
2249 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  20:14:26 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hi Stathis,

ich versuchs mal ;-)

1.: Im einfachsten Fall würde man so ein Interferometer ja so betreiben, dass ohne Gravitationswelle am Ort des Lichtsensors destruktive Interferenz besteht. Kommt dann Licht an, ist das der "Nachweis". Im Vakuum ist die Lichtgeschwindigkeit frequenzunabhängig. Die Gravitationswelle ändert die für die jeweiligen Lichtsignale zu laufende Gesamtstrecke, und damit die Lichtlaufzeit in den Armen. Damit löschen sich dann die jeweilgen Wellen nichtmehr perfekt aus. Vielleicht meinst Du aber auch nur, dass es bei einem Interferometer mit 2 Armen von der Orientierung abhängt? das stimmt natürlich! Hier hat die Wikipedia eine finde ich vollumfassend instruktive Grafik, die den Fall zeigt wo es maximal gut funktioniert:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/26/Ligo.svg/2000px-Ligo.svg.png

2.: Die Anfangs- und Endmassen kann man tatsächlich mit viel Rechenarbeit der Form des Signals in etwa "ansehen". U.a. die Frequenz und deren Änderung hilft da. Die Entfernung ist eine Leuchtkraftentfernung und kommt einfach aus dem Massendefekt.

3.: Einer unserer Mitarbeiter sagte dazu superpassend (fand ich!) einfach nur "Naja, Laser halt!". Die Messgenauigkeit ist echt faszinierend, aber mit viel Aufwand geht das offensichtlich sehr verlässlich. Ist für mich aber echt auch ein Grund, vor den beteiligten experimentellen Teams den Hut zu ziehen! Wichtig ist aber auch, dass man 2 weit voneinander entfernte Stationen hat. Die Lichtlaufzeit zwischen beiden kennt man, und wenn ein Signal in beiden dazu passt, ist es ziemlich sicher schonmal nicht irgendeine lokale Vibration.

4.: Das kann man bei einem kompletten Theoriegebäude ja nicht so einfach auftrennen. Eigentlich sind Gravitationswellen aber doch u.a. eine Konsequenz davon, dass in der ART Änderungen der Gravitation nicht instantan überall wirksam werden, sondern sich nur mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen. Wenn sich eine Änderung mit endlicher Geschwindigkeit ausbreitet, hat man eine Welle...

Viele Grüsse,
Dominik

Bearbeitet von: am:
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
9755 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  21:33:52 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Stathis,
Zitat:
Der Raum selbst wird ja wellenförmig deformiert. Müsste das Licht dem nicht auch folgen?

Ganz einfach, die Lichtgeschwindigkeit bleibt konstant, die Abmessung des Raums ändert sich. Das mit der Konstanz der LG ist doch eine der Anfangsannahmen der Relativitätstheorie: "Wenn die LG konstant ist, dann ... bla bla bla."

Zitat:
Woher weiß man all diese Details mit den 36 und 29 Sonnenmassen, den Massenverlust, die Entfernung?

Vereinfacht, ergibt sich die Endfrequenz aus dem Umfang der Schwarzschildradien und der daraus korrespondierenden Umlaufzeit, wenn dort die Objekte sich mit fast halber LG umkreisen. Ich komme so überschlägig (150.000 km/s / 250 Hz als Umfang) auf 190 km Abstand vor der Verschmelzung (= Summe der beiden Schwarzschildradien). Im oben von mir verlinkten Artikel schreiben sie von ~210 km (mit komplizierterer Formel).

Zur Genauigkeit ... da bin ich auch baff, wie feinfühlig da die Phasenverschiebung erkannt wird.

Zu den Gravitationswellen: Wenn Gravitation sich auch nur max. mit LG ausbreiten kann, dann hinterlässt jede räumliche Massenverschiebung/Änderung eine Welle.

Salopp ein Gedankenspiel: Stell Dir vor, die Sonne wird weggezaubert, dann würde es immer noch 8 Minuten dauern, bis die Erde mit dem Umkreisen der Sonne aufhören würde und stattdessen geradeaus weiterfliegen würde. Die Venus würde es früher merken, weil sie näher zur Sonne steht. Praktische Auswirkung wäre, dass der Geradeausflug den Tangenten der bisherigen Bahnen entspricht an den Positionen, die die Planeten somit erst noch erreichen müssen (gleichzeitig, wenn es dunkel wird, da auch das Sonnenlicht ja noch unterwegs ist) und eben nicht zeitgleich mit dem Verschwinden der Sonne. Der Winkel der anschließenden Geradeflüge ist somit anders als wenn die Wirkung der Gravitation sofort eintreten würde.

Schade, dass zu dem beobachteten Ereignis kein Graviationslinseneffekt sichtbar ist. Dann hätte man vielleicht sogar einen doppelten Nachweis führen können. So wie seinerzeit Arthur Eddington, der die Lichtablenkung bei einer Sonnenfinsternis 1919 bestätigte. Wäre doch "geil" gewesen, wenn da ein Stern passend zur Frequenz am Himmel getanzt hätte.

Kalle - Alles wird gut !
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Stathis
Forenautor im Astrotreff

Greece
4627 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2016 :  22:33:44 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Stathis's Homepage  Antwort mit Zitat
Zu 1. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist mir bekannt. Ich habe aber Probleme, mir vorzustellen, dass sie sogar dann konstant bleibt, wenn der Raum selbst gestaucht wird.

Zu 3: "Naja, Laser halt!".
Ich habe mal versucht zu rechnen: Eine 4 km lange Strecke auf 1/1000 Protondurchmesser genau zu messen, ist so wie die Entfernung zu Alpha Centauri auf 2/100 mm, sprich auf Haaresbreite! Hab ich mich jetzt verrechnet? Das ist für mich nicht vorstellbar.

Eure Erklärung zu 4 klingt einleuchtend. Sie haben ja 7 ms Zeitverschiebung zwischen den beiden Detektoren gehabt, was beweist, dass sich die Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten müssen. Aus der Laufzeit könnte man umgekehrt die grobe Richtung der Quelle ermitteln.

Stathis
http://www.stathis-firstlight.de

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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
9755 Beiträge

Erstellt  am: 14.02.2016 :  00:18:44 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Stathis,
die wellenartige Stauchung des Raums (eine im Zeitablauf wechselnde Krümmung aufgrund der Gravitationänderungen) ist eine logische Folge. Genauso, wie z.B. nach der speziellen RT u.a. die Längenkontraktion eine logische Folge ist. Du kennst vielleicht das Gedankenexperiment, dass ein hinreichend schneller Zug komplett in ein Tunnel passt, der kürzer ist als der Zug.

Man diskutiert die Konstanz der LG nicht, sie ist Definition für die Relativitätstheorie. Genaugenommen erfüllt Licht die (allgemeinere) Definition, dass es eine Grenzgeschwindigkeit c gibt, die bei allen Transformationen zwischen Koordinatensystemen unverändert bleibt. Die Länge als Maßband für den Raum ist dagegen keine Erhaltungsgröße.

Selbst die kosmologische Raumexpansion macht Licht nicht schneller, es dehnt nur die Wellenlänge, in der Zeit, in der es im besagten Raum unterwegs ist. Gleiches gilt für Gravitationswellen, die unterliegen ebenfalls einer Rotverschiebung.

Frag mich nicht, welche Tricks die da im Interferometer alles angewandt haben. Ich kann's auch kaum glauben. Im Grunde sind es auch keine 4 km, sondern 300 mal die 4 km, denn die Spiegel bilden einen Fabry-Perot-Resonator.

Gruß

Kalle - Alles wird gut !
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Bearbeitet von: Kalle66 am: 14.02.2016 00:19:33 Uhr
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whitehole
Senior im Astrotreff


200 Beiträge

Erstellt  am: 14.02.2016 :  03:39:53 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo,
irgendwie gibt es bei den Gravitationswellen so einiges was unklar ist bzw. nicht in Wikipedia steht z.b.
Werden Gravitationswellen schwächer wenn sie den Raum durchqueren, größere Wellenlänge, kleinere Amplitude usw. ?
Was passiert wenn sie auf andere Schwerfelder treffen ?
1,3 mrd Lichtjahre entfernt und die Wellen sind härter als die von Erde-Mond ?
Eigentlich müsste so eine Welle doch stetig über Jahre anwachsen desto näher sich die SLs kommen, stattdessen kommt da so n kurzes Wellenpaket und dann diese micromäßige Krümmung des Raumes, bin entäuscht spricht ja schon fast wieder für ein statisches Universum

Bearbeitet von: whitehole am: 14.02.2016 03:42:30 Uhr
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Gert
Altmeister im Astrotreff


2642 Beiträge

Erstellt  am: 14.02.2016 :  06:37:15 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Gert's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Stathis & Dominik,

Bzgl. Messprinzip. Also die Beschreibung im Originalpaper gefällt mir da auch nicht

... A passing gravitational wave effec-tively alters the arm lengths ...
(http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102)

Wenn ich nun getreu der ART die Länge messe als Weg den ein Lichtstrahl in einer Zeiteinheit zurücklegt, dann kann ich mir nicht vorstellen, daß ich damit eine Längenänderung der I-Meter-Arme festellen kann. Das Licht im Arm folgt der selben Geodäte wie mein 'Masstab'. Haben uns nicht die Fernsehprediger der ART immer von den Rosinen im Kuchen erzaehlt? Die weit entfernten Galaxien fliegen (dank Hubble oder eher LeMaitre) eben nicht 'durch' den Raum. Der Raum selbst (besser die Raumzeit) dehnt sich aus. (inzwischen sogar beschleunigt) Das Ondulieren der Raumzeit wird also vom I-Meter brav mitgemacht. Ich sehe da keine Veränderung des Interferenzpatterns. Oder bewegt sich das doch auf mystische Weise 'durch' den Raum? Sind die Atome der Spiegel an der Raumzeit festgepinnt oder nicht? Gilt da sowas wie Trägheit? Die elektromagnetische WW, die die Materie der Spiegel zusammen und in Form hält wird doch auch nur durch Photonen übermittelt und die folgen der Krümmung der Raumzeit. Nun kann ich mich schlecht mit dem Fakt der Beobachtung anlegen. (never argue with success) Also wo ist der Trick? Wie muss man die Messung anschauen, um zu verstehen dass sich das Interferenzpattern im I-Meter ändert?

Clear Gravitational Waves,
Gert

Bearbeitet von: am:
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