Gravitationswellen/Nachweiße

...komplette Frage anzeigen

5 Antworten

Hallo NicAG7!

Aufgrund des Birkhoff-Theorems sendet eine harmonisch oszillierende Massenverteilung keine Gravitationswellen aus! Eine Supernovaexplosion, kann jedoch in vielen Fällen als eine solche beschrieben werden. Da unsere Sonne nicht genug Masse hat, um in einer Supernova zu enden hat sich ein Teil deiner Frage wohl geklärt. Generell kann man aber sagen, dass Supernovae in der Regel eine von vielen Quellen für Gravitationswellen sind! Ich erlaube es mir mal, eine ältere Antwort von mir zu zitieren:

Gravitationswellen sind in der Astrophysik nichts neues. Sie sind ein Phänomen, dass die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) in ihren Gleichungen mathematisch vorgibt. Albert Einstein wies 1916 das erste Mal nach, dass es Gravitationswellen seiner Theorie zufolge tatsächlich geben müsste! Doch was sind Gravitationswellen denn überhaupt? Rein mathematisch formuliert, handelt es sich um Fluktuationen im metrischen Tensor der Einsteinschen Feldgleichungen. Physikalisch ausgedrückt, repräsentieren sie wellenförmige Schwingungen der Raumzeit, die von Objekten ausgehen, die sich gegenseitig stark beschleunigen. Einstein hielt seine Lösungen im Blick, und leitete 1918 in seiner Arbeit mit dem Titel ,,Über Gravitationswellen", bis auf einen fehlenden Faktor zwei, das erste mal die sogenannte Quadrupolformel her. Die Grundannahme die seinen Modellen damals zugrunde lag war, dass jeder Körper der durch mechanische Kräfte beschleunigt wird, Energie in Form von Gravitationswellen abstrahlen würde. Einsteins Überlegungen galten dabei zunächst also nur für Körper, die mechanische Kraftwirkungen erfahren hatten beispielsweise wie rotierende Hanteln oder schwingende Stahlplatten. Die Quadrupolformel konnte nun genau bestimmen, wie viel Energie ein Körper durch Gravitationswellen abstrahlen würde. Für unsere Erde mit einer mittleren Orbitalgeschwindigkeit von ca. 30 Km/s erhielt man für diesen Wert nur 200 Watt pro Sekunde. Das ist unmessbar wenig im Vergleich zu dem, was zwei umkreisende Schwarze Löcher abstrahlen die unmittelbar vor dem Verschmelzen stehen. Überall da, wo Massen beschleunigt werden, sollte es gemäß der ART zur Abstrahlung von Gravitationswellen kommen. Nun hatte Einstein auch entdeckt, dass es sich bei Gravitationswellen um sogenannte transversale Wellen handelt, dh. sie stauchen und dehnen den Raum senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung. Aus dieser Tatsache lässt sich nun auch die Amplitude h einer solchen Welle bestimmen, die repräsentativ ein Maß für ihre Stärke ist. Rollt eine Gravitationswelle zb. über zwei im Raum frei herumschwebende Massen hinweg, so ändert sich der Abstand d der beiden Objekte um den Betrag Delta d. Die Amplitude ist dann: h = Delta d / d. Selbst auf astronomischen Skalen, erzeugen nur wenige Prozesse Gravitationswellen nennenswerter Amplitude. Hinzu kommt, dass die Stärke einer Gravitationswelle umgekehrt proportional zur Entfernung von der Ausgangsquelle sinkt. Sehr weit entfernte Objekte, denen starke Gravitationswellenemissionen unterliegen, können so zb. gar nicht mehr ausfindig gemacht werden. Der letzte Punkt ist nun, dass einem lange nicht klar war, wie man derartige Schwingungen der Raumzeit nachweisen könnte. Gravitationswellen sind nicht sichtbar, sie riechen nicht, sie wechselwirken auch nicht elektromagnetisch oder gravitativ, die Chancen standen denkbar schlecht. Doch da kam einem ein Doppelsternsystem aus zwei kompakten Sternleichen in den Kopf. Zwei sehr dichte Objekte mit etwa 0,5 Sonnenmassen umkreisten sich und beschleunigten sich dabei gegenseitig gravitativ. Diese Gravitationsbeschleunigung wurd erfasst, und man ermittelte erstmals wie viel Energie das Doppelsternsystem gemäß den Gleichungen der ART in Form von Gravitationswellen verlieren müsste. Diesen Wert hielt man mathematisch fest! Man beobachtete das System dabei weiter und machte eine interessante Entdeckung. Die Umlaufperiode wurde kleiner, sprich die Entfernung beider Körper zueinander nahm ab. Warum? Ihnen wurde in Form von Gravitationswellen, Bahndrehimpuls abgeführt und ein stabiler Gleichgewichtszustand stellte sich erst wieder ein, als sich beide Objekte nähergekommen waren. Dabei stimmte das Abbremsungsmaß, das vermessen wurde, perfekt mit den Aussagen der Quadrupolformel überein. Das war der erste Beweis dafür, dass die ART auch in starken Gravitationsfeldern mathematisch ihre Gültigkeit besitzt. Gravitationswellen spielen daher eine fundamentale Rolle in weiten Teilen der Forschung! Sie werden in ihrem Ausmaß oftmals völlig unterschätzt. Der kürzlich gemachten Entdeckung, eilte ebenfalls eine Vorhersage voraus, die sich nun wieder gut mit dem beobachteten deckt! Das ist wahrlich ein Erfolg für die Physik, und speziell die ART. Alternative Gravitationstheorien werden durch diese Erfolge zunehmend falsifiziert und der physikalische Verlass auf die Mathematik der ART wird zunehmend immer größer.

LG Pflanzengott! :)

Abahatchi 10.06.2014, 00:48
harmonisch oszillierende Massenverteilung

was ist im Universum schon 100%ig harmonisch oszillierend? Gravitationswellen sind zu einem hochen Prozentsatz belegt. Gehe ich nun davon aus, daß es tatsächlich Gravitationswellen gibt, reicht es schon aus, wenn ich mal mit den Augen zwinkere. Welle ist Welle, egal ob sie niemals für uns Nachweisbar wären. Anders wäre es, wenn Gravitation eine Eigenschaft des Raumes wäre, so daß die Raumkrümmung bestimmt, wo sich Masse befindet. Dann würde Gravitation scheinbar ohne Zeitversatz wirken. Wie bei Hase und Igel. Sie ist schon da.

So, es ist schon späte und ich bin nicht mehr klar bei Verstand, darum werde ich es morgen noch einmal auf deutsch sagen, was ich mit dem Kommentar jetzt sagen wollte.

Guten Nacht

2

Erstmal Allgemein Gravitationswellen können nachgewiesen werden und wurden auch bereits nachgewiesen. Es ist aktuell auch ein europäisches Experiment mit 3 Satelliten geplant die Graviatationswellen messen sollen.

Nachgewiesen wurde es aktuell bei Doppelsternsystemen die solche Gravitationswellen erzeugen.

Ja auch bei Supernovae müsste man solche Gravitationswellen messen können, kommt natürlich auch auf ihre "stärke" an und welche Messgenauigkeit wir erreichen können.

Als spannende Nebeninfo, in Hinblick auf eine Alternative zur Dunklen Materie sind auch Gravitationswellen im Gespräch. Und zwar exestiert die Theorie, dass sich Gravitation durch alle Dimensionen ausbreitet, also auch ggf. durch Dimensionen die bei uns im Universum "aufgerollt" vorliegen. das Licht hingegen kann diese Dimensionen nicht erreichen. Dadurch kann es entsprechend dieser Theorie also passieren, dass Gravitationswellen vom Ereignis selber "entkoppeln" also früher als das Licht ankommt, weil es noch andere Dimensionen nutzt.

diese Theorie ist aber allgemein nicht akzeptiert und es gibt auch keine Experimente, die dies bisher nachweisen konnten.

Die Änderungen der Gravitation siehst du bei Supernova auch nicht schneller.

Wenn UNSERE Sonne explodiert, dann werden wir garantiert nichts mehr nachweisen können^^. Und noch bevor die Sonne explodiert wird sie sich aufblähen und uns so derbe grillen, dass kein einziges Leben mehr möglich wäre auf unserem Planet.

NicAG7 09.06.2014, 20:16

Ich meine bei irgend einer Sonne!?

1

Was möchtest Du wissen?