Der Donnerstag (14. November) war das Ende eines aufregenden, mysteriösen und letztendlich enttäuschenden Tages in der Astrophysik.
Am vergangenen Sonntag (10. November) drehten sich Teleskope auf der ganzen Welt und im Weltraum um ihre Achsen und suchten den Himmel nach der Quelle einer mysteriösen, nie zuvor gesehenen Gravitationswelle ab, die von drei verschiedenen Detektoren im US-Bundesstaat Washington, Louisiana und Washington, entdeckt wurde Italien. Niemand war sich sicher, was es war. Es stimmte nicht mit den Wellen überein, die von Fusionen von Schwarzen Löchern oder kollidierenden Neutronensternen herrühren. Der Befund löste eine internationale Suche nach einer "elektromagnetischen Komponente" des Signals aus, einem Lichtblitz, der den Punkt am Himmel identifizieren würde, von dem die Welle kam, und möglicherweise erklären könnte, was das Phänomen verursacht hat.
Aber Observatorien auf der ganzen Welt konnten kein sichtbares Licht, keine Röntgenstrahlen oder Neutrinos finden, die von einem explodierenden Stern oder einem anderen Ereignis, das Gravitationswellen erzeugt, ausgestoßen worden sein könnten.
"Bupkis", sagte Kathleen E. Saavik Ford, Astrophysikerin an der City University of New York und wissenschaftliche Mitarbeiterin am American Museum of Natural History, und blätterte am Donnerstag durch eine Liste von Teleskopberichten.
Saavik Ford, der nicht an den Erkennungsbemühungen beteiligt war, diese jedoch genau verfolgte, sagte Live Science zu der Zeit, dass es kein sicheres Zeichen dafür sei, dass nichts da sei, wenn man nichts am Himmel sehe. Es könnte eine Supernova irgendwo in der Mitte der Milchstraße gegeben haben, wo das Licht und der Staub anderer Sterne das Licht des Objekts aus unserer Sicht verdecken würden. Oder vielleicht kollidierten zwei viel weiter entfernte Schwarze Löcher und erzeugten ein seltsames Wellenmuster, das niemand vorhergesagt hatte. Oder etwas anderes, von dem wir nicht vermutet haben, dass es Gravitationswellen gibt, wobei dieses Ereignis nur unser erster Blick darauf ist.
Alle drei Gravitationswellendetektoren der Welt meldeten das Signal: sowohl die Zwillingsdetektoren des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) in Livingston, Louisiana, und Hanford Site, Washington, als auch der Virgo-Detektor in der Nähe von Pisa, Italien. Jeder Detektor hat zwei Arme im rechten Winkel zueinander, deren Länge das Gerät mit Lasern misst. Wenn Gravitationswellen durch die Detektoren laufen, verzerren die Wellen den Raum, schrumpfen und verlängern die Arme.
Jeder der drei Detektoren könnte leicht ein Gravitationswellensignal auslesen, sagte Erin Macdonald, eine Astrophysikerin, die zuvor in der wissenschaftlichen Zusammenarbeit von LIGO gearbeitet hat und jetzt als wissenschaftliche Beraterin für Science-Fiction-Fernsehen und -Filme arbeitet.
"Diese Detektoren, es ist verrückt, wie empfindlich sie sind", sagte sie.
"Die Detektoren in Washington und Louisiana, diese Arme sind 4 Kilometer lang und erkennen Signale, die etwa ein Tausendstel eines Atoms ausmachen, die Veränderungen in diesen Armen", sagte sie. "Und so haben die Spiegel, die sie verwenden, wirklich komplexe Aufhängungssysteme und wirklich sorgfältige Spiegelbeschichtungen. Aber weil sie so empfindlich sind, nehmen sie alle Arten von Geräuschquellen auf."
Der Detektor in Louisiana befindet sich beispielsweise etwa 130 km landeinwärts, aber das Meer beeinflusst ihn immer noch.
"An einem windigen Tag können sie Wellen an der Küste aufnehmen", sagte Macdonald. "Sie können auch Lastwagen abholen, die Hunderte von Kilometern entfernt sind."
An jedem Standort gibt es jedoch Betreiber, die versuchen, Lärm auszumerzen, indem sie unter anderem Zugfahrpläne, seismische Aktivitäten und lokales Wetter beobachten. In Washington haben Forscher sogar gelernt, die schwachen Signale von Kaninchen zu erkennen, die an den vergrabenen Armen hüpfen.
In der LIGO-Zusammenarbeit wird angegeben, wie wahrscheinlich es war, dass jedes Ereignis ein Fehler war. In diesem Fall würde das als "S191110af" bezeichnete Ereignis nur einmal pro 12,681 Jahre Detektorlaufzeit bei der aktuellen Empfindlichkeitsstufe unter falschem Vorwand auftreten, so die Gruppe.
Einmal in 12 Jahren sei kein überwältigender Zufall, sagte Saavik Ford, daher sei es nie ausgeschlossen, dass S191110af ein Zufall gewesen sei. Dennoch, sagte sie, hatten Astrophysiker guten Grund zu der Hoffnung, dass dieser real war. Es sah aus wie das erste einer neuen Klasse von Signalen, auf die sie lange gewartet hatten, und die Wahrscheinlichkeit, so bald bei allen drei Detektoren in eine gefälschte Version zu stolpern, war ein bisschen so, als würde man beim ersten Versuch den schlechtesten Würfelwurf machen . Bis Donnerstag waren viele Forscher noch hoffnungsvoll.
"Wenn es sich um ein echtes Ereignis handelt, wäre dies ein nicht modellierter Ausbruch, der von unseren kompakten binären Koaleszenz-Pipelines nicht erfasst wird", sagte Albert Lazzarini, stellvertretender Direktor von LIGO bei Caltech, am Donnerstagnachmittag in einer E-Mail gegenüber Live Science.
Kompakte binäre Koaleszenz-Pipelines sind die Algorithmen, mit denen die Zusammenarbeit Bursts erkennt, die mit Fusionen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen übereinstimmen. Mit anderen Worten, dieses Signal wäre etwas Seltsames gewesen, von einer Kategorie, die LIGO noch nie zuvor entdeckt hatte.
Alle möglichen Ereignisse im Universum passieren, von denen wir nichts wissen, bis wir über sie stolpern, sagte Saavik Ford. In den späten 1960er Jahren haben die Vereinigten Staaten vier Satelliten in den Weltraum gebracht, um nach elektromagnetischen Signaturen sowjetischer Atomtests zu suchen. Diese Satelliten entdeckten jedoch stattdessen Gammastrahlenblitze, die keiner Atomwaffensignatur entsprachen. Erst in den 1970er Jahren bestätigten Astrophysiker, dass die Ausbrüche aus der falschen Richtung kamen, dass es sich tatsächlich um Signale aus dem Weltraum handelte, die nie vorhergesagt worden waren.
Ab Donnerstag, sagte Saavik Ford, sei es möglich, dass mit diesen Wellensignalen etwas Ähnliches passiert.
"Dies ist eine völlig neue Art, das Universum zu erfassen", sagte sie. "Wenn in den nächsten fünf Jahren mehrere weitere nicht modellierte Bursts ohne elektromagnetische Komponenten auftreten, werden wir es wissen."
Aber um 18.14 Uhr EST am selben Tag twitterte Christopher Berry, ein Astronom an der Northwestern University in Illinois und Mitglied der LIGO-Kollaboration: "Leider wurde # S191110af jetzt zurückgezogen!"
In einem Follow-up-Tweet, der auf eine Frage von Live Science antwortete, erklärte er, wie der Fehler an drei Standorten auftrat, die durch Tausende von Kilometern voneinander getrennt waren.
"Zufälliges Pech", sagte er. "Die Störung war nur in einem Detektor vorhanden, aber sie schien zufällig mit einem zufälligen typischen Rauschen an anderer Stelle übereinzustimmen. Das sollten die Suchalgorithmen bei ihren Fehlalarmraten berücksichtigen, aber wenn es sich um eine neue Art von Rauschen handelt, ist dies nicht der Fall." Ich trainiere nicht immer. "
