D11 Multimessenger-Astronomie

Thema

Die Multi-Messenger-Astronomie kombiniert Botenstoffe völlig unterschiedlicher Natur, die alle von demselben kosmischen Ereignis stammen: Photonen aus dem gesamten elektromagnetischen Spektrum, Gravitationswellen, Neutrinos und kosmische Strahlung. Sie kombiniert sie genau deshalb, weil kein einzelner Bote die gesamte Geschichte dieses Ereignisses erzählen kann.

Die erste jemals beobachtete Verschmelzung zweier Neutronensterne wurde tatsächlich gleichzeitig in Gravitationswellen und einem kurzen Gammablitz beobachtet. Diese kombinierte Beobachtung leitete die Ära der Multi-Messenger-Astronomie ein.

Die Interferometer, die diese Gravitationswellen detektieren, messen eine so winzige relative Raumkrümmung, dass ihre Aufzeichnung mehrere Kilometer lange Arme und eine Messgenauigkeit erfordert, die weit kleiner ist als die Größe eines Atoms.

Eine nahegelegene Supernova wurde unterdessen erstmals gleichzeitig in Neutrinos und sichtbarem Licht detektiert. Diese Doppeldetektion bestätigte das Sternkollapsmodell, das diese Supernova hervorgebracht hat.

Ein zukünftiger Weltraumdetektor wird diese Multi-Messenger-Technik auf deutlich niedrigere Gravitationswellenfrequenzen ausdehnen – Frequenzen, die bei der Verschmelzung supermassereicher Schwarzer Löcher entstehen – und so die bestehenden bodengebundenen Neutrino- und Kosmische-Strahlungs-Observatorien ergänzen. Von den verschiedenen Arten von Gravitationswellen, mit denen dieses Dokument beginnt, bis hin zu dem zukünftigen Weltraumdetektor, mit dem es endet – darunter Neutronensternverschmelzungen, kilometerlange Interferometer und die in Neutrinos und Licht detektierte Supernova –, ermöglicht die Multi-Messenger-Astronomie, dass ein einzelnes kosmisches Ereignis, das von mehreren Beobachtern gleichzeitig aufgezeichnet wird, weit mehr Informationen liefert, als jeder dieser Beobachter allein erfassen könnte.

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