Frage von DrPanzerfaust, 106

Warum kam das Signal der Gravitationswellen in Livingston und Hanford gleichzeitig an?

Bekanntlich wurde vorgestern veröffentlicht, dass nun erstmals Gravitationswellen nachgewiesen werden konnten. In diesem Link

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/02/11/was-koennen-und-wozu-bra...

kann man sich die detektierten Signale von Hanford und Livingston ansehen. Was mich irritiert ist Folgendes:

Die Detektoren sind 3000 km voneinander entfernt. Wenn Gravitationswellen Lichtgeschwindigkeit haben, dann müssten die Signale von einem der beiden Detektoren (mindestens) 0,01s vor dem anderen Detektor registriert worden sein. Dies wäre gemäß der Skaleneinteilung eigentlich zu sehen gewesen. Aber die Signale wurden im Rahmen der Messgenauigkeit ungefähr gleichzeitig registriert, mal liegt Hanford etwas vorne, mal Livingston.

Steckt in meinen Überlegungen ein Denkfehler oder gibt es eine andere Erklärung?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Funkbueffel, 75

Es steht in der Originalveröffentlichung, daß das Signal zuerst in Livingston, und 6,9 ms später in Hanford registriert wurde. Siehe Abbildung 1, Bildunterschrift hier:

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Dort steht auch, daß in der Grafik, in der beide Kurven gemeinsam aufgetragen sind, eine Kurve um den genannten Zeitversatz korrigiert und (wegen inversen Detektoren) invertiert wurde, um zu zeigen, daß beide Signale "gleich" sind, also wohl auf die selbe Ursache zurückgehen.

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Danke für den Link. Das war sehr aufschlussreich. Jetzt glaube ich doch, dass die dort Gravitationswellen registriert haben; vorher war ich sehr skeptisch. 

Aber eine Sache bleibt. Wenn der 3000km entfernte Detektor 6,9ms+/-0,5 später angesprochen hat, dann spricht das für eine Geschwindigkeit der Gravitationswellen von 1,45c+/-0,12. Und dann sind wir EXAKT in dem Bereich den Burkhard Heim vorausgesagt hatte, dass nämlich Gravitationswellen sich als Scheinwellen mit 4/3c bewegen. 

Und ich denke, DAS IST EINE NOCH VIEL GRÖßERE SENSATION!  

Kommentar von Funkbueffel ,

Da möchte ich aber auf die Erklärung von Raph101 verweisen. Deine Berechnung der Geschwindigkeit gilt ja nur, wenn die Welle genau längs der Achse zwischen den beiden Detektoren liefe. Und das wäre ein extremer Zufall. Man kann umgekehrt aus der Annahme einer Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit auf die Richtung schliessen, aus der die Welle kam.

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Ach JA, schade aber auch :-) 

Kommentar von ThomasJNewton ,

Neu wäre mir, dass auch die Richtung gemessen wurde, und man deswegen auf eine Mindestgeschwindigkeit schließen könnte, wie du es übereifrig getan hast.

Ohne Kenntnis der Richtung kann man nur eine Höchstgeschwindigkeit ermitteln. Wenn deine Ohren also einen Ton genau zeitgleich hören, ist diese Höchstgeschwindigkeit unendlich.

Bei 3000 km / 0,0069 s ist die Obergrenze ca. 434.782 km/s, also tatsächlich eher 3/2 der Lichtgeschwindigkeit als 4/3.

In neu ist mir auch dieser Burkhard Heim. Wahrscheinlich einer, der Weltbilder in seiner Garage entwirt, und Unmengen seiner kostbaren Lebenszeit mit dem Schreiben von völlig irwitzigen Pamphleten im Internet vergeudet.

Ich bin zugegeben kein studierter Physiker, aber ich verfolge sehr wohl die populärwissenschaftliche Literatur und auch die Nachrichten in den Magazinen.
Nie bin ich auch nur dem Hauch eines Zweifels begegnet, dass sich Schwerkraftwellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.
Bis gestern jedenfalls. Es soll eine Theorie geben, die winzigste Abweichungen fordert, ohne dass ich das wirklich verstünde.

Aber du verstehst wohl, dass ein Drittel mehr nicht unter "winzigst" fällt.
Und nicht, dass Schreibfleiß und Sachverstand eher negativ korrelliert sind.

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Bei 3000 km / 0,0069 s ist die Obergrenze ca. 434.782 km/s, also tatsächlich eher 3/2 der Lichtgeschwindigkeit als 4/3.

Dazu hatte ich doch oben schon geschrieben, dass der von Heim vorausgesagte Wert in den Bereich fällt, der in der Quelle angegeben wird. D.h. gemäß der Messung betrug die zeitliche Verzögerung  6,9ms+/-0,5 bei 68% Sicherheit.  

In neu ist mir auch dieser Burkhard Heim. 

Der Wikipedia-Artikel ist ganz brauchbar.

https://de.wikipedia.org/wiki/Burkhard_Heim

So ganz falsch kann Heim nicht liegen, denn immerhin hat er ein Massenspektrum der Elementarteilchen hergeleitet und damit Lücken aufgefüllt, die später experimentell bestätigt werden konnten.

https://www.youtube.com/watch?v=LoEqCjygWEc

Nie bin ich auch nur dem Hauch eines Zweifels begegnet, dass sich Schwerkraftwellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Bis gestern jedenfalls. Es soll eine Theorie geben, die winzigste Abweichungen fordert, ohne dass ich das wirklich verstünde.

Ja, darum geht es doch gerade! Was bewahrheitet sich? Die Voraussage von Einstein, von Heim oder die von dir genannte Theorie mit winzigen Abweichungen (die auch mir unbekannt ist)? Wie mir zwischenzeitlich von Anderen mitgeteilt worden ist, hat das Fermi-Teleskop 0,4s später ein heftiges elektromagnetisches Signal aus der Region aufgefangen. Dies würde zu der von dir zitierten Theorie einer winzigen Abweichung passen.

Kommentar von Funkbueffel ,

Ich zitiere mal aus Deinem zitierten Wikipedia-Artikel:

"Heim veröffentlichte keine rigorose Ausarbeitung seiner Theorie. Sie wurde in der physikalischen Fachliteratur fast nicht diskutiert."

Das wird, ohne dem Herrn Heim zu nahe treten zu wollen, schon seine Gründe haben. Wenn Du mich fragst, halte Dich lieber an Einstein...

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Heim war nach einer Explosion nahezu blind und hatte seine Hände verloren. Das war natürlich auch für seine Arbeiten sehr hinderlich. Die Theorie von Heim enthält übrigens SRT und ART (Einstein und Heim widersprechen sich nur in ganz seltenen Sonderfällen), nur dass Heim davon ausgegangen ist, dass Raum und Zeit gequantelt sind und das Universum 6 Dimensionen hat (später ist er von 12 ausgegangen). 

Und wie oben geschrieben, Heims Massenspektrum der Elementarteilchen konnte experimentell bestätigt werden. Außerdem ist der fraktionierte Quanten-Hall-Effekt in Heims Theorie enthalten, sofern man den integralen Quanten-Hall-Effekt kennt. 

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 38

Ich denke, zu viel sollte man von dieser ersten erfolgreichen Messung nicht erwarten. Hier ging es ersteinmal um den Funktionsnachweis, dass Gravitationswellen tatsächlich gemessen werden können, worüber sich Einstein ziemlich gewundert hätte.

Jetzt, wo der Funtkionsnachweis gelungen ist, werden sicherlich neue Forschungsgelder und Forschungskapazitäten frei gemacht, um die Messungen zu verfeinern und von einer qualititiven Messung zu einer präzisen quantitativen Messung überzugehen.

Besonders spannend, was die Ausbreitungsgeschwindigkeit betrifft, wäre das Messen eines Ereignisses, das parallel optisch mit einem Teleskop beobachtet werden kann. z.B. eine Supernova. Dann kann man sehr exakt Laufzeitunterschiede im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit messen.

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Ja, ich wundere mich auch, dass nicht zeitgleich ein Ereignis im Bereich der elektromagnetischen Strahlung gemessen werden konnte. 

Kommentar von Hamburger02 ,

Weil man es jetzt noch gar nicht probiert hat...das kommt  alles noch.

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Mittlerweile ist bekannt dass Fermi 0,4s später ein heftiges Ereignis aus der Region aufgefangen hat. Es wird noch geprüft, ob die beiden Ereignisse wirklich miteinander korrelieren.

Kommentar von Hamburger02 ,

Da wird man in nächster Zeit wohl noch einiges hören, ich bin gespannt.

Antwort
von Raph101, 65

Die Welle muss ja nicht direkt von einer Richtung kommen. Stell dir mal vor die zwei Städte liegen genau gegenüber auf der Erdkugel. Kommt jetzt eine Welle von rechts dann trifft sie die Rechte Stadt eher. Kommt sie von links die Linke.
Aber kommt sie von einem Punkt zwischen links und rechts(also sagen wir von oben^^) dann trifft sie auf beide gleichzeitig. Es kommt also darauf an wie weit die Städte vom Ursprung der welke entfernt sind, nicht wie weit sie voneinander entfernt sind:)

Antwort
von UweFuerst, 59

Das Signal kam nicht gleichzeitig an. Wo hast du das gelesen?

Kommentar von DrPanzerfaust ,

Ich habe das aus den Bildern im Link so pi mal Daumen hergeleitet. Aber Funkbueffel hat den Originalartikel verlinkt (der mir nicht vorlag), wo die zeitliche Datenverschiebung (etwas aufbereitet) exakt ermittelt worden ist. Danach bewegen sich Gravitationswellen mit 4/3c, wie von Heim vorausgesagt (eher etwas schneller).

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