Schwarze Löcher: Wenn die Raumzeit zu stark zittert

0:52Karl Urban Hallo bei Astrogeo, dem Podcast der Weltraumreporter. Ich bin Karl Urban.

0:58Franziska Konitzer Und ich bin Franzi Konitzer.

0:59Karl Urban Und wir sind zwei Wissenschaftsjournalisten. Franzi ist Astrophysikerin, die nicht weiß, was sie von der dunklen Materie halten soll. Und ich bin Geologe, der unbestimmbare Steine einfach mit dem Hammer anschlägt. Aha.

1:12Franziska Konitzer Oder kaputt macht.

1:15Karl Urban In diesem Podcast erzählen wir uns gegenseitig Geschichten, die uns entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert haben, nachdem wir sie angeschlagen haben, oder die wir in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben.

1:27Franziska Konitzer Genau. Und da hatte ich für dich das letzte Mal eine Geschichte aufgestöbert, weißt du denn noch, welche das war, Karl?

1:36Karl Urban Ja, das war eine Geschichte, die ich echt verblüffend fand, weil es ging um blaue Riesensterne. Und obwohl die total kurz leben, sind sie total wichtig für uns. Und eigentlich leben sie nicht.

1:46Franziska Konitzer Extra punkte wenn du extra punkte gibt es dafür wenn du noch weißt warum sie total wichtig für uns sind weil sie unsere ganzen schwereren elemente machen aus denen wir so bestehen genau bingo also ohne ohne blaue riesensterne wahrscheinlich kein leben auf der erde weil uns einfach die chemischen elemente dafür fehlen würden aber worum es in der folge ja auch ging war dass die meistens im doppelpack vorkommen also dafür die folge hatte ich mich mit einer Forscherin unterhalten mit Selma Deming.

2:17Franziska Konitzer Und die hatte ja erzählt, dass vor allem diese massereichen Sterne eben allermeistens im Doppelpack vorkommen oder sogar in Mehrfachsystemen. Und ich hatte die Folge ja etwas offen enden lassen, weil ich finde Doppelsterne toll, ich mag die. Und Selma Deming, die Forscherin, mit der ich dafür gesprochen habe, offensichtlich auch.

2:39Franziska Konitzer Aber Kollegen, sie hat dann erzählt, dass Kolleginnen und Kollegen sie dann trotzdem mal eine Zeit lang gefragt haben, was machst du eigentlich die ganze Zeit mit diesen Doppelsternen? Also haben mich die Leute gefragt, warum ich die Stellung der Evolution, die in den 70er-Jahren gelöst wurde, noch so lange arbeite.

3:04Franziska Konitzer Also sie wurde von ihren Kolleginnen und Kollegen gefragt, warum sie an diesem massereichen Doppelstern-System arbeitet, weil eigentlich das Problem der Sternentwicklung, also wie Sterne sich entwickeln und verhalten im Laufe ihrer Entwicklung, das war eigentlich schon seit den 70ern galt es so als gelöst.

3:21Franziska Konitzer Mit sicherlich noch ein paar kleineren Fragen, aber ansonsten konnte man da eigentlich mehr weniger einen Haken drunter setzen und deshalb war das nicht so ein großes Thema. Und warum das dann auf einmal zu einem großen Thema wurde, darum geht es heute.

3:35Karl Urban Ich wollte gerade sagen, ich spüre irgendwie eine Überleitung. Ja, du spürst richtig. Die Überleitung zur Ausgabe 67. Das heißt, heute geht es weiter mit dem blauen Riesenstern und Selma de Mink, vermute ich.

3:50Franziska Konitzer Ja, ohne Selma de Mink, blaue Riesensterne, weiß ich nicht. Aber ich habe dir auch wieder für diese Folge ein passendes thematisches Haiku mitgebracht, das hoffentlich oder vielleicht erklärt, warum massereiche Sterne in Doppelsystemen auf einmal für die astrophysikalische Forschung sehr viel wichtiger wurde.

4:10Franziska Konitzer Zur Erinnerung, ein Haiku ist ein Gedichtformat, basiert ursprünglich auf japanischen Gedichten mit drei Zeilen. Erste Zeile 5, zweite Zeile 7, dritte zeile fünf silben und damit werde ich dir ab jetzt am anfang der folgen meine geschichten hoffentlich versüßen und solange ich keine beschwerde von dir erhalte damit weitermachen oder von euch weiß ich ja nicht genau also pass auf das lange warten auf das leise brummen der Gravitationswelle.

4:41Franziska Konitzer So, jetzt weißt du, worum es geht, oder?

4:44Karl Urban Das war eindeutig, ja.

4:45Franziska Konitzer Ja, genau. Ich war so happy, nachdem ich herausgefunden habe, dass Gravitationswelle fünf Silben hat und jetzt hoffe ich wirklich, ich habe mich nicht verzählt. Also, diese Geschichte von den blauen Riesensternen im Doppelpack und was das mit einer Gravitationswelle zu tun hat oder mit Gravitationswellen, dafür können wir uns ins Jahr 2016 zurückversetzen, Da wurde ja etwas bekannt gegeben, nämlich der Nachweis, der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen.

5:17Franziska Konitzer Tada! Daran erinnerst du dich auch noch, oder? Also hast du das auch ganz journalistisch aufbereitet, begleitet, begeistert beschrieben?

5:27Karl Urban Ja, ich versuche ja so ganz physikalische, Hardcore-Themen eher zu meiden, weil ich ja nun kein Physiker bin, obwohl es mich interessiert. Wir hatten ja im Podcast die Voreinkündigung, die nichts mit den Gravitationswellendetektoren zu tun hatte, sondern mit der Vermessung des Mikrowellenhintergrunds.

5:47Franziska Konitzer Ja, genau. Das war die Folge 47, als ein Gravitationswellensignal an angebliches Zustaub zerfiel, im wahrsten Sinne des Wortes.

5:56Karl Urban Genau. Genau.

5:59Franziska Konitzer Also das können wir uns alle noch mal anhören. Da habe ich ja auch schon wahrscheinlich erklärt, was Gravitationswellen sind. ich mach's jetzt einfach noch mal in der Kurzvariante. Also eine Gravitationswelle ist prinzipiell eine Welle in der Raumzeit, also das kann man sich ein bisschen schwer vorstellen, die Raumzeit selber schwingt und weil sie schwingt, ist es eine Welle.

6:24Franziska Konitzer Und rausgeploppt kamen diese Gravitationswellen aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Von 1916, wo Einstein eben beschrieb oder wo sich aus dieser Theorie ableiten ließ, dass wenn du, wenn Massen sich beschleunigt bewegen im Universum oder alle Massen, die sich beschleunigt bewegen, die senden Gravitationswellen aus.

6:47Franziska Konitzer So, diese Schwingungen in der Raumzeit. Und das hat dann eben, die sind aber sehr, sehr, sehr klein und das ist jetzt keine Folge, man die detektiert. Das wäre nämlich eine andere Folge und dann geht es um Interferometer und dann wird es böse. Aber inzwischen gibt es eben diese Gravitationswellendetektoren, LIGO zum Beispiel, vor allen Dingen in den USA, an zwei verschiedenen Orten.

7:10Franziska Konitzer Und die können eben diese Gravitationswellen nachweisen. Und damals, im Jahr 2016, war die Freude eben groß, weil man diese Gravitationswelle nachweisen konnte. Man gab das da bekannt und dann war es genau 100 Jahre her, dass Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hat, das hat super gepasst.

7:26Franziska Konitzer Bis auf die Tatsache, dass man die erste Gravitationswelle im Jahr 2015 nachgewiesen hat. Aber gut, und das dann eben bekannt gab am 11. Februar 2016. Und dieses Gravitationswellensignal hat den total unsexy Namen GW150914, das bezieht sich auf das Datum… Sag nochmal, GW… Das werde ich dich nicht im Quiz fragen, obwohl ich dir den Trick verraten kann.

7:53Franziska Konitzer Das bezieht sich nämlich einfach aufs Datum. 15 ist das Jahr, 09 ist der Monat und 14 ist der Tag. Aber es kommt nicht im Quiz vor, ich verspreche es dir. Also man hat diese Gravitationswelle nachgewiesen von einem Ereignis und dann ist natürlich die Frage, woher kommt diese Gravitationswelle. Also von was wird die überhaupt erzeugt?

8:21Franziska Konitzer Und was man damals dann rausgefunden hat, ist, dass diese Gravitationswelle wurde erzeugt von einem nebulösen Ereignis erstmal. Und bei diesem Ereignis sind zwei schwarze Löcher miteinander verschmolzen. Also diese beiden schwarzen Löcher umkreisen einander, kommen sich dann immer näher, kommen sich dann immer näher und kurz bevor sie miteinander verschmelzen, ist das Gravitationswellensignal eben so stark und auch im richtigen Frequenzbereich für den Detektor auf der Erde, dass man das auf der Erde dann nachweisen kann.

8:57Franziska Konitzer Übrigens ist das der Frequenzbereich, der genau, wenn du es einfach in Schallwellen umsetzt, also das ist genau im hörbaren Bereich. Deshalb spricht man dann auch von Gravitationswellen. Also man kann dem Universum zuhören. Das ist natürlich Quatsch, das ist ja eigentlich keine Schallwelle, aber man kann das einfach die Frequenz nehmen, in Schallwellen umrechnen und halt meinen Sohn.

9:18Franziska Konitzer Aber es klingt so unspektakulär, dass ich dir jetzt nicht die ganzen Blips oder diese, ja, die habe ich dir jetzt nicht in die Folge mitgebracht.

9:25Karl Urban Wobei wir sie in unserem Intro ja immer drin haben. Also das ist dieses ganz am Anfang dieses Blip, Blip, was irgendwo so mitten dabei ist, klingt echt, es sind fast die unspektakulärsten Geräusche, die wir im Intro haben, aber es sind echte Gravitationswellen.

9:39Franziska Konitzer Tatsächlich, ja. Aber wo auch die Forscherinnen und Forscher damals recht begeistert waren, ist eben, dass das Signal, das war sehr klar, also du musst das dafür auch nicht lange irgendwelche Datenanalysen machen und das rausfischen, sondern wenn man sich das anguckt, du kannst es wirklich mit den Augen sehen, dieses Blip.

9:55Franziska Konitzer Also von daher, das war eigentlich recht klar. Und dann war auch klar, was da eigentlich passiert ist, um diese Gravitationswelle zu erzeugen, nämlich dass in einem Abstand von uns, in 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung, also eine Ecke weiter weg, haben sich zwei schwarze Löcher eben umkreist und sind miteinander verschmolzen.

10:15Franziska Konitzer Juhu! Das eigentlich überraschende daran war, dass diese beiden schwarzen Löcher Massen hatten von rund 29 Sonnenmassen das eine und 36 Sonnenmassen das andere. Also das waren richtige, richtige, naja, Klopper ist jetzt nicht richtig, aber es war ein richtiger Klopper. Und das war für Forscherinnen und Forscher damals eine riesige Überraschung tatsächlich, weil vorher, vor dieser Detektion war noch nicht mal bekannt, ob es überhaupt stellare schwarze Löcher mit 20 und mehr Sonnenmassen gibt.

10:51Franziska Konitzer Also man wusste es einfach nicht. Und das ist auch immer, das ist auch quasi von meinen Uni-Zeiten, als ich, als ich das brav studiert habe und wir hatten es von schwarzen Löchern, da hat man immer von stellaren schwarzen Löchern geredet, dass irgendwie Sterne über 8 oder über 20 Sonnenmassen können zu einem schwarzen Loch kollabieren, aber währenddessen pusten die ja jede Menge Material raus vorher, also die blähen sich ja auf und dann gibt es die lahre Winde und dann stoßen sie den ganzen Scheiß ab und dann bleibt nur noch die ganzen Kramabverzeihung und dann bleibt nur noch der Kern übrig und dass der Kern dann eben noch so massereich sein kann, dass er eben tatsächlich über 20 Sonnenmassen hat, das war vorher tatsächlich einfach nicht bekannt.

11:32Franziska Konitzer So, also das ist mal Punkt eins. Damit kommen wir wieder zurück zu Selma Deming und ihren massereichen Doppelsternen. Die hatten, oder ihren massereichen Sternen, sie sagt auch inzwischen, weiß man auch, oder du kannst tatsächlich Sterne, die so viel massereicher sind, hinbekommen. Also Sterne gibt's auch mit über 30, 40, 50 bis zu 100 Sonnenmassen, sind natürlich dann sehr selten, aber das geht.

11:56Franziska Konitzer Das ginge zum Beispiel nicht wahrscheinlich hier in unserer Nähe oder auch in unserer Galaxie mehr, weil da sind zu viele, zu viele massereiche Elemente, also zu viele Elemente, die schwerer sind als Helium und Wasserstoff. Da geht das dann nicht mehr, weil je mehr massereiche Sterne ein Stern hat, desto mehr Sternenwind ist bei ihm, der ja Material davon weg transportiert und dann funktioniert das nicht mehr.

12:21Franziska Konitzer Aber prinzipiell, auch deshalb sind Modelle über Sternentwicklung sehr wichtig, weil du da eben mit der Metallizität nennt man das, rumspielen kannst. Also du kriegst solche massereichen Sterne hin und du kriegst auch dann diese schwarzen Löcher hin. So, das ist mal Punkt eins. Also durch die Detektion dieses Gravitationswellensignal wusste man auch, Okay, es gibt solche ...

12:41Franziska Konitzer Riesengroß ist das auch das falsche Wort für ein schwarzes Loch, aber es gibt diese sehr massereichen, stellaren schwarzen Löcher.

12:47Karl Urban Die sind gar nicht so groß, ne, sie sind nur schwer.

12:50Franziska Konitzer Genau, die sind nur, die sind einfach nur schwer, deshalb auch ein riesengroßes schwarzes Loch macht eigentlich keinen Sinn, weil es ist ja schon groß, aber halt, naja, im Vergleich zu seiner Masse jetzt nicht so, wie man sich das vorstellt. Okay, aber der zweite Punkt, und das ist der eigentliche Knackpunkt, wo wir wieder zu den Doppelsternen zurückkommen und den Mehrfachsystem ist, das ist ja jetzt kein isoliertes schwarzes Loch, also ein einzelnes schwarzes Loch, was irgendwie mit 30 Sonnenmassen durchs Universum dümpelt, sondern um Gravitationswellensignal zu erzeugen, wie in dem Fall, brauchst du ja immer zwei.

13:23Franziska Konitzer Also du brauchst zwei schwarze Löcher, die miteinander verschmelzen. Zum Beispiel brauchst du zwei so ehemalige massereiche Sterne, wie die, die Selma de Mink eben auch erforscht. Und dann hast du aber ein Problem, weil du hast eben diese Doppelstern-Systeme, stellt man sich mal vor, so, und du hast zwei Körper, die sich gemütlich aneinander umkreisen, also um ihren gemeinsamen Massenschwerpunkt und die umkreisen sich, umkreisen sich, vielleicht, wenn man sich das vorstellt, das ist ein bisschen hypnotisch, aber die Frage an dich, was sollte sich daran ändern?

14:02Franziska Konitzer Also warum, warum umkreisen die sich nicht, also warum verschmelzen die irgendwann? Warum kommen die sich immer näher und dann macht es irgendwann so?

14:11Karl Urban Da muss irgendwas sein, was sie bremst. Also ich würde sagen, wenn der eine ein schwarzes Loch ist und der andere noch nicht, dann kann der ihm vielleicht irgendwie die Hosen ausziehen. Also irgendwelche Höhlen, Gashöhlen irgendwie sich einverleiben, ihm abziehen. Also im schwarzen Loch kannst du nichts abziehen, aber in einem Stern, der noch aktiv ist sozusagen ja schon.

14:31Franziska Konitzer Ja, zum Beispiel diese Röntgen-Doppelsterne, diese Röntgen-Doppelpulsar X-Ray Binarys, die habe ich auch in der letzten Folge kurz angesprochen. Das ist genau das, da zieht man dann quasi Material vom Stern ab. Dann hast du aber natürlich das Problem, wenn da so viel Material abgezogen wird, dann hat natürlich der Stern, von dem das Material abgezogen wird, nicht mehr genug Masse, um hinterher so ein massereiches schwarzes Loch zu schaffen.

14:53Karl Urban Du hast ja nur ein schwarzes Loch und nicht zwei.

14:55Franziska Konitzer Du hast ein schwarzes Loch und hinterher vielleicht einen dümpeligen weißen Zwerg eine Neutronenstern, aber zwei, also das ist also, was sollte sich daran ändern, ist die Frage. Wenn die sich einfach so umkreisen und die ziehen nicht gegenseitig voneinander Material ab, könnte man sich denken, passiert erst mal gar nichts.

15:16Franziska Konitzer Aber, und das ist letztendlich der Witz, es passiert nämlich schon was, auch wenn sich diese zwei Körper umkreisen, dann sind sie ja beschleunigte Massen im Raum. Und schicken Gravitationswellen aus. Nämlich, also sie senden Energie aus in Form von Gravitationsenergie, in Form von Gravitationswellen und der Energieverlust führt dann dazu, bis zu dem schönen Moment, an dem sie dann miteinander verschmelzen.

15:43Franziska Konitzer Und dass das funktioniert, habe ich dir auch schon mal erzählt, in eben jener Folge 47, wo es um das nicht reale Gravitationswellensignal da habe ich dir vom Hull's-Taylor-Pulsar erzählt. Das sind jetzt keine zwei schwarzen Löcher, sondern das war ein Pulsar und ein Neutronenstern, die einander umkreisen.

16:03Franziska Konitzer Und da kannst du nämlich messen, wie sich ihre Rotationsperiode ändert, also ob sie sich immer schneller einander umkreisen und sich dadurch immer näher kommen. Und dann war ja dann die Erkenntnis, ja, man kann das tatsächlich messen, dass die sich immer näher kommen auf der Erde, also nicht, indem wir uns optisch beobachtet, sondern indem man die Radiosignale von dem Pulsar eben analysiert.

16:26Franziska Konitzer Und diese fehlende Energie, das wurde eben schon in den 70er Jahren darauf geschoben, dass die Gravitationswellen aussenden, obwohl man das nicht messen kann. Du kannst nicht die Gravitationswellen messen, sondern du kannst messen, dass die beiden Sterne sich immer, dass die beiden Pulsare oder die beiden Neutronensterne sich immer näher kommen.

16:43Franziska Konitzer Und darauf wurde eben, es war ein indirekter Nachweis von Gravitationswellen tatsächlich damals schon gab es auch einen Nobelpreis. So, also zwei Körper, die sich aneinander umkreisen, können sich schlussendlich ohne andere Einwirkungen näher kommen, weil sie Energie abstrahlen. Und vor allem von diesem Hals-Taylor-Pulsar dauert es aber noch eine Weile, bis die miteinander verschmelzen.

17:06Franziska Konitzer Das ist nämlich auch ihr Schicksal, nämlich in ungefähr 300 Millionen Jahren ist es dann so weit, dass diese beiden Neutronensterne sich also annähern und also immer weiter annähern und dann auch Gravitationswellen natürlich erzeugen.

17:20Karl Urban Das gilt jetzt für diesen speziellen Hals-Taylor-Pulsar, den du da erwähnt hattest?

17:27Franziska Konitzer Genau, aber, und das ist dann der Knackpunkt. Also ich sag mal, das ist ja so eine Art Ellipse, die die beiden, die diese, die dieser halt Taylor-Pulsar beschreibt so und die große, die, die große Halbachse in dieser, in dieser Ellipse, die beträgt ungefähr zwei Millionen Kilometer.

17:46Karl Urban Das ist nicht viel, ja.

17:47Franziska Konitzer Das ist nicht viel, die nimmt pro Jahr um 3,5 Meter ab und das ist nicht viel, weil das, das hab ich extra nachgeschaut, sowas weiß ich natürlich auch nicht auswendig, Merkur, der sonneninnerste Planet, der kriegt rund 69 Millionen Kilometer hin. Also dieser Pulsar braucht für letztendlich diese zwei Millionen Kilometer 300 Millionen Jahre, macht ja nichts, er hat ja Zeit, aber es ist auf jeden Fall, die sind schon recht nah beieinander.

18:15Franziska Konitzer Aber zurück zu den sehr massereichen schwarzen Löchern, die uns ja eigentlich interessieren, dann wird es ein bisschen schwierig, weil es gibt auch eine ziemlich einfache Formel, die lese ich dir jetzt trotzdem nicht vor, aber man kann tatsächlich ausrechnen, okay, ich habe zwei Körper, die umkreisen einander in einem gewissen Abstand zum jetzigen Zeitpunkt angegeben in dieser großen Halbachse.

18:41Franziska Konitzer Wie lange dauert das, bis sie sich so nahe kommen aufgrund des Energieverlusts durch die abgestrahlte Gravitationsenergie, dass sie dann wirklich miteinander verschmelzen. Und wenn du dann nur mal als Beispiel zwei schwarze Löcher mit zehn Sonnenmassen nimmst, einfach nur um eine Masse aufzugeben, und dann müssen die aber tatsächlich, wenn die einen Sonnenabstand voneinander entfernt sind, also sage ich mal die beiden Löcher, du hast ein schwarzes Loch hier und das andere, das ist da, wo jetzt die Sonne wäre, und ein schwarzes Loch, das ist da, wo die Erde wäre, das entspricht ein AU, dann dauert das tatsächlich, bis die miteinander verschmelzen, dauert das länger, als das Universum alt ist.

19:25Karl Urban Genau, sowas hätte ich jetzt erwartet, ja.

19:27Franziska Konitzer Genau, es dauert ewig, also es dauert wirklich ewig, damit diese beiden schwarzen Löcher mit den zehn Sonnenmassen überhaupt miteinander verschmelzen, innerhalb von 13 Milliarden Jahren, so alt ist ungefähr das Universum, da müssen sie schon weniger als 0,1 AU beieinander sein.

19:48Karl Urban Das heißt, das ist das große Rätsel, ja? Wie kann das überhaupt passieren? Also, warum sehen wir das? Warum sehen wir, dass diese Schwertmasse sehr massereichen schwarzen Löcher zusammenschlossen?

19:58Franziska Konitzer Genau, warum sehen wir das? Weil das ist ja auch so, man kann's ja auch sagen, okay, dann machen wir halt zwei Sterne, die sowieso schon so nah beieinander sind. Aber dann ist natürlich das Problem, dieser Stern, bevor er zu einem schwarzen Loch wird, der bläht sich ja auf. Es passieren ja jede Menge Sachen. Das hab ich dir ja auch in der letzten Folge erzählt, ne?

20:17Franziska Konitzer Sterne rausgekickt werden und alles mögliche. Also die würden ja dann auch wechselwirken miteinander, wenn sie eben so nah beieinander sind. Also die Frage ist tatsächlich, wie kriegt man das hin? Und das nennt man auf Englisch das Separation Problem. Und das andere ist dann auch, was damit noch zu tun hat. Also wie können die so nah beieinander kommen, dass sie miteinander verschmelzen.

20:37Franziska Konitzer Dabei noch ihre ganze Masse behalten. Weil du hast nämlich schon recht, wenn die sich vorher schon so nahe kommen, dann fängt natürlich der eine vom anderen an, irgendwie Masse abzuziehen und dann hast du halt hinterher ein großes, ein massereicheres schwarzes Loch und vielleicht gar kein schwarzes Loch.

20:51Franziska Konitzer Und das ist dann eben das große Problem. Also man hatte dieses Gravitationswellensignal von 2015, 2016 bekannt gegeben. Und dann hat man seitdem nämlich auch sehr viel mehr Signale vermessen. Also der letzte Katalog, der rausgekommen ist, war der dritte, Ich glaube, das war im letzten Jahr, das waren die Signale von über 90 Kombinationswellen und Verschmelzungsereignissen und das sind alles Verschmelzungen, die bis jetzt gemessen wurden, weil das eben der richtige Frequenzbereich ist.

21:18Franziska Konitzer Da sind alle möglichen schwarzen Löcher dabei, sind auch zum Beispiel ein sehr asymmetrischer Fall, wo eins sehr massereich ist und eins weniger, aber es ist auch ein Verschmelzungsereignis dabei, da ist ein schwarzes Loch rausgekommen, das hatte dann 130 Sonnenmassen, also richtig, richtig viel. Und richtig diese Signale, aber tatsächlich, wie es dazu kommen kann, dass die überhaupt miteinander verschmelzen, ist ein ungelöstes Rätsel.

21:44Karl Urban Und ich dachte, du löst das jetzt für mich. Ach Mann. Tatsächlich.

21:47Franziska Konitzer Nein.

21:48Karl Urban Das ist… Ach Franzi.

21:50Franziska Konitzer Sorry, Carl.

21:51Karl Urban Das ist jetzt dein Ende, oder was?

21:53Franziska Konitzer Das ist fast das Ende, tatsächlich. Also ich habe dieses, nach wie vor dieses Problem, das Separation Problems und der Mars Challenge. Ich würde behaupten, die Mars Challenge hat man vielleicht ein bisschen, kriegt man vielleicht ein bisschen besser hin. Also wie können diese massereichen schwarzen Löcher überhaupt so massereich sein oder bleiben? Aber der Separation Challenge ist tatsächlich ein offenes Problem.

22:14Franziska Konitzer Unter anderem auch deshalb, weil du von diesen massereichen schwarzen Löchern, wie ich gesagt habe, du kennst ja eigentlich keine Vorgängersysteme. Also meines Wissensstands kennst du derzeit kein System, wo du sagst, oh, in einer Milliarde Jahre werden die mal miteinander verschmelzen, weil die sind ja auch super weit weg.

22:30Franziska Konitzer Also wie gesagt, dieses allererste Gravitationswellensignal 1,3 Milliarden Lichtjahre Entfernung, da brauche ich mit irgendeinem Teleskop, was da mal hinguckt, da brauche ich gar nicht erst hinzustenkern. Also das bringt nix. So, aber es gibt verschiedene Lösungsvorschläge und von denen kann ich dir wenigstens zwei erzählen.

22:50Franziska Konitzer Also einer tatsächlich ist das, was du auch schon im Grunde genommen vorgeschlagen hast. Ein Lösungsvorschlag ist, lautet eine gemeinsame Hülle, ein Common Envelope, nennt man das. Die ist ein bisschen, ist eigentlich so die vorherrschende Theorie zurzeit. Auch das musst du dir nicht mitnotieren, ich werde dich nicht nach den Fachbegriffen fragen. Du grinst schon, ich habe es genau gesehen. So.

23:15Franziska Konitzer Das ist also, bei der gemeinsamen Hülle starten die beiden Sterne und das sind ja zu dem Zeitpunkt noch sehr massereiche blaue Riesensterne. Und die starten und entwickeln sich eigentlich separat voneinander. Also die machen ihre Entwicklungsstufen und alles ist gut. Und dann haben sie halt auch die Zeit und beide können, sind noch so weit voneinander entfernt, dass sie sich aufblähen können und machen ihre ganzen Verbrennungsmodi, also machen schwere Elemente und Thü und Tha.

23:47Franziska Konitzer Und der eine Stern ist dann natürlich ein bisschen eher fertig als der andere, weil, ne, so wahrscheinlich sind die Massen nicht genau gleich. Und dann ist der eine Stern also schon ein schwarzes Loch, der andere bläht sich noch auf und dann diese Hülle, diese Umhüllung bläht sich so weit auf, dass das schwarze Loch dann innerhalb der Hülle dieses sich noch aufblähenden Sterns ist.

24:12Franziska Konitzer Und dadurch gibt es eine Art Reibung, ne? Und dadurch verliert quasi, verliert das System an Energie, beziehungsweise das schwarze Loch wird dann ein bisschen gebremst und kommt dadurch dann dem anderen Kern des Sterns immer näher, ne? Also der eine Stern bläht sich so auf und zieht dann wie das schwarze Loch näher zu sich ran.

24:34Franziska Konitzer Und dann stößt der Stern alle Hüllen ab, irgendwie sowas, und dann kann es aber je nachdem passieren, entweder sie verschmelzen dann gleichzunehmen zu einem einzigen Stern, dann leider Gottes nicht, oder wenn der Sterne es schafft, seine Hülle noch abzustoßen, dann kann sich eben so ein Doppelsystem, ein kompaktes Doppelsystem, nennt man die eigentlich Compact Binarys, dass die dann wirklich, dass diese beiden neuen schwarzen Löcher schon sehr nah beieinander sind, ohne vorher 130 Milliarden Jahre umeinander umzudrehen.

25:06Franziska Konitzer Also das ist der Common Envelope.

25:07Karl Urban Genau. Und die Reibung, also die Reibung, die man gebraucht hat, sind in dem Fall dann sozusagen nicht hauptsächlich durch die Gravitationswellen, sondern halt durch diesen, durch diese Gashülle passiert.

25:17Franziska Konitzer Genau, genau. Die Gashülle liefert quasi den Drag, also diese Reibung, dieses ein bisschen, also bremst das Ganze ab. Weil wie gesagt, allein Gravitationsenergie dauert viel, viel, zu lange. So. Das ist eine Theorie. Es gibt auch eine andere Theorie, wo man sagt, ja, aber wenn dieses Doppelsystem in einem Sternhaufen wäre zum Beispiel, dann könnte es ja sein, dass es dann Wechselwirkungen mit anderen Sternen gibt und die dann auch einen Kick über die Schwerkraft geben, dass einfach die beiden Sterne aufeinander zugekickt werden oder der eine in Richtung des anderen.

25:55Franziska Konitzer Das ist also dann eher so, okay, ich brauche dann noch sehr viele andere Sterne außenrum oder zumindest einen, der das dann so reinkickt. Das ist Idee Nummer zwei. Und Idee Nummer drei war eine Idee auch von Selma Deming, der Forscherin, mit der ich mich unterhalten habe. Da geht es dann eher um die Tatsache, dass diese, dass diese beiden Sterne durchaus so nah, wenn sie entstehen, dann können die durchaus schon sehr nah sein.

26:22Franziska Konitzer Aber dann sind die quasi so nah, dass du, dass sie wirklich zusammen sich entwickeln. Und zwar kann man, kannst du dir das vorstellen wie eine gigantisch große blaue Erdnuss, wo die schon, während sie noch eigentlich Wasserstoff verbrennen und so weiter und so, dass die so nah beieinander sind, dass die sich schon berühren.

26:41Franziska Konitzer Oder halt fast miteinander verschmelzen. Und das ist halt blaue Erdnuss und du hast diese zwei Riesenbömbel aneinander. Und deshalb führt es dann über einige weitere Effekte dazu, dass sie in ihrer, dass sie im gesamten Stern tatsächlich Fusion betreiben. Also nicht nur im Kern, sondern im gesamten Stern.

27:04Franziska Konitzer Und deshalb machen sie auch eigentlich keine schwereren Elemente, sondern sie brennen einfach, bis sie allen Stoff aufgebraucht haben. Aber weil sie dann eben nicht danach in eine weitere Entwicklungsstufe gehen, wo sie diese schweren Elemente machen. Blasen sie sich auch nicht auf. Also das ist ja eigentlich der Witz.

27:24Franziska Konitzer Ein Stern macht schwere Elemente, er bläst sich auf, er wird größer, er expandiert. Und wenn das eben bei diesen hochexotischen Sternen nicht der Fall sind, dann sind die einfach dann mit ihrer Fusion komplett fertig und kollabieren einfach beide direkt zu dem schwarzen Loch und sind aber schon so nah beieinander, weil sie ja die ganze Zeit schon so nah beieinander waren.

27:44Karl Urban Und diese blauen Erdnüsse sind so selten, dass wir sie jetzt aber auch nicht unbedingt sehen. Also in unserer Galaxie gibt es sie wahrscheinlich nicht.

27:50Franziska Konitzer Nein, weil der Witz wäre ja, du müsstest überhaupt so ein Vorgängersystem finden, du könntest ja, also das ist auch nur eine Idee, du müsstest tatsächlich im weit entfernten Universum gucken, ob du solche Doppelsysteme findest, ob du sie auflösen kannst und dann müsstest du auch noch gucken, ob du ja einen Abstand berechnen kannst und ihre chemische Zusammensetzung.

28:12Franziska Konitzer Weil das müsste, würde von der Spektroskopie ein bisschen anders ausschauen, so ein Stern. Da müsste zum Beispiel in der Hülle, müsste Helium nachweisbar sein in größeren Mengen. Also was ich damit sagen will, so eine blaue Erdnuss ist nicht, noch nicht gefunden worden. Also das, man weiß es nicht, was es gibt.

28:27Franziska Konitzer Das ist halt eine Theorie. Also wie gesagt, es gibt verschiedene Theorien, Gedanken dazu, wie es sein kann. Aber das sind tatsächlich auch nur die, die Top drei oder eine Auswahl. Es ist wirklich diese sogenannten Formation Channels, wie man das hinbekommt, dass diese relativ massereichen schwarzen Löcher miteinander verschmelzen und uns dann Gravitationswellen zur Erde schicken.

28:51Franziska Konitzer Wie das eigentlich sein kann, Das ist eine offene Frage. Das, lieber Karl, war meine Geschichte für dich heute. Es ist eine Geschichte von, immer noch, von zwei Sternen, die als schwarze Löcher miteinander verschmelzen und so zumindest auf der Erde zu großer Freude geführt haben, als man sie dann endlich anhand von Gravitationswellen nachweisen konnte.

29:13Franziska Konitzer Und ich finde es immer schön, weil es ist eine Geschichte, von was man weiß, dass es das gibt, man weiß, dass das passiert, aber man weiß nicht genau, wie. Und das war's für mich heute. Und in der nächsten Folge erzähle ich dir nichts von Sternen versprochen.

29:27Karl Urban Das dürftest du aber, ne? Also ich meine, du bist hier die Astro-Expertin. Also und Astro heißt nun mal Stern, ne?

29:36Franziska Konitzer Nein, ich kann an dieser Stelle antieseln. In der nächsten Folge wird es um einen Hörerwunsch gehen.

29:42Karl Urban Ja, genau, Hörerwünsche. Auf Hörerwünsche müssen wir eh viel mehr eingehen. Das ist super.

29:46Franziska Konitzer Geben. Und in der nächsten Folge, genau, wird es darum gehen, aber ich verrate natürlich noch nicht welchen.

29:52Karl Urban Dann würde ich sagen, bevor ich, also erstmal vielen Dank, das war interessant und vor allem dieses, das was mich auch zum Verzweifeln gebracht hat, dieses Ungelöste, das sind natürlich trotzdem die schönsten Geschichten, weil man einfach denkt, ach Wissenschaft, da ist noch was zu holen.

30:09Franziska Konitzer Ja, und auf der anderen Seite denke ich mir, wenn wir in zehn Jahren den Podcast immer noch machen, dann kann man dann gucken, ob sich seitdem was geändert hat.

30:16Karl Urban Genau, ganz bestimmt.

30:17Franziska Konitzer Das ist eigentlich so.

30:19Karl Urban Wie viele blaue Erdnüsse kennt man schon oder so?

30:22Franziska Konitzer Ja, Heliumsterne, Gravitationswellensignale, welche anderen tollen Detektoren es bis dahin gibt. Ach, es ist herrlich.

30:28Karl Urban Genau. Dann würde ich sagen, machen wir mal noch ein Quiz, oder? Du hast mir zwar die ganze Zeit verboten mitzuschreiben, aber irgendwelche Fragen wirst du haben. Ich bin jetzt mal sehr gespannt. Ja.

30:41Franziska Konitzer Du ziehst ihn von Hand auf.

30:41Karl Urban Ja, genau. Das ist eh immer das Beste.

30:47Franziska Konitzer So, dann bist du bereit, offensichtlich, weil es tickt ja schon. Frage Nummer eins. Was ist eine Gravitationswelle?

30:52Karl Urban Boah! Also, das ist verwirbelte Raumzeit und dabei übertragene Energie auch ein Stück weit, die sich durch das All fortpflanzt.

31:10Franziska Konitzer Das ist so halbrichtig. Sag einfach Schwingung in der Raumzeit oder Kräuselung in der Raumzeit und dann kann man sich dann...

31:18Karl Urban Ich hatte die Aussage, war zu populär.

31:20Franziska Konitzer Ja, Wirbel ist nicht richtig, ist eine Welle.

31:23Karl Urban Okay, okay, okay.

31:27Franziska Konitzer So, wie werden die Gravitationswellen erzeugt, die wir derzeit auf der Erde mit Gravitationswellendetektoren nachweisen können?

31:34Karl Urban Kollidierende schwarze Löcher.

31:38Franziska Konitzer Oder Neutronensterne, aber die sind seltener. Passt. Nenne mir eine erstaunliche Sache über das erste kompakte Doppelobjekt, das anhand von Gravitationswellen nachgewiesen wurde.

31:49Karl Urban Das waren sehr massereiche schwarze Löcher, deren Entstehung als Doppelsystem man nicht ohne weiteres erklären kann.

31:59Franziska Konitzer Genau. Die eine Sache hätte mir gereicht. Man wusste zu dem derzeitigen Zeitpunkt noch nicht, dass es schwarze Löcher über 20 Sonnenmassen eigentlich geben kann. Und diese beiden waren 29 und 36 Sonnenmassen. Genau, richtig. Und die letzte Frage. Was ist ein Problem, wenn ich ein kompaktes Doppelobjekt, was mal dann verschmelzen wird, hinbekommen möchte?

32:25Karl Urban Also ein Problem könnte sein, dass das eine Objekt zuerst zum schwarzen Loch wird und dann den Nochstern so um sein Gas beraubt, dass dieser dann gar keine Chance mehr hat noch zu einem zweiten schwarzen.

32:41Franziska Konitzer Ja, ich sag mal, das ist richtig.

32:42Karl Urban Ja? Ist es richtig? Okay. Ja, passt.

32:46Franziska Konitzer Passt.

32:46Karl Urban Wenn du das sagst, dann ist es richtig.

32:47Franziska Konitzer Worauf ich eigentlich ... Du hättest auch sagen können, dass es derzeit noch nicht so richtig erklärt werden kann, dass die beiden sich überhaupt so nahe kommen, dass sie jetzt miteinander verschmelzen, wo man das beobachten kann. Genau, aber sehr schön, das waren alles diese Verständnisfragen. Ist furchtbar. In Schulaufgaben oder Exen früher hab ich so was am meisten gehasst.

33:11Franziska Konitzer Du hast es bravourös gemeistert. Wacker geschlagen, Karl.

33:14Karl Urban Das sind diese Fragen, wo der Lehrer die Frage gestellt hat. Entweder die Leute wussten es nicht oder sie haben gedacht, es ist viel zu einfach. Da habe ich jetzt keine Lust zu antworten.

33:26Franziska Konitzer Sechsmal geht es wieder um Zahlen.

33:28Karl Urban Genau, und Formeln. Ich kann jetzt LaTeX-Formeln in unserem Blog-System darstellen. Da kann man alles einbauen. Integrale, was du willst.

33:38Franziska Konitzer Ich kann dir die Formel vorlesen, die ich da hatte für die Verschmelzungszeit. Pass auf, die Verschmelzungszeit, wenn es euch wirklich interessiert, ist T, das ist gleich 5 256. Dann kommt ein Bruch, oben steht C hoch 5, A hoch 4 und unten drunter G hoch 3, M1, M2, in Klammern, also mal in Klammern M1 plus M2, M1 plus M2 sind die beiden schwarzen Löcher, A ist dann die, ist dann die große Halbachse, G ist die Gravitationskonstante, ach, es ist herrlich.

34:10Franziska Konitzer Aber ich glaube, das sparen wir uns trotzdem, das einzubauen.

34:13Karl Urban Ja, aber es geht, ne? Also wenn man so ein Theorie-Paper kennt von Physikern, es ist wirklich sehr überschaubar.

34:19Franziska Konitzer Das ist total harmlos. Ich habe die, ich habe die, ich habe die Vorbilder angeschaut und wollte nicht ein bisschen weinen. Von daher ist alles super. So, dann hamma's für heute, oder?

34:32Karl Urban Ich würde sagen, genau. war ein schönes Thema und überhaupt, ich denke mal, in diesem Gravitationswellen-Ding steckt noch einiges drin. Also was mir auch daran gefällt, ist dieses, wir haben jetzt die Fähigkeit, Gravitationswellen zu sehen und direkt stimmt wieder irgendwas nicht, was man geglaubt hat, verstanden zu haben.

34:52Franziska Konitzer Ja, aber das ist ja eigentlich das Beste, deshalb baut man ja so Detektoren. Das finde ich eigentlich das Irrste, dass man vorher diesen Detektor gebaut hatte und nicht so, also ich meine auch mit einem einigem Aufwand und aber nicht gewusst hatte, so richtig, ob in diesem Frequenzbereich überhaupt so viel passiert.

35:12Franziska Konitzer Also hätte ja auch eher sein können, weil man es halt nicht weiß. Du wusstest ja vorher nicht, gibt es diese schwarzen Löcher in diesem Massebereich, verschmilzt es überhaupt so oft miteinander, es hätte ja genauso gut vorher sein können, dass da mal alle, weiß ich nicht, zehn Jahre so ein Signal rein ploppt.

35:27Franziska Konitzer Aber inzwischen, das ist ja auch mit dem Gravitationswellensignal, der Katalog mit über 90 Signalen, das ist eine Menge. Jetzt nicht so häufig wie Sterne natürlich, aber es ist schon relativ viel, was ich mir denke, ist sauber. Finde ich cool.

35:40Karl Urban Genau, ja, da kommt sicher noch einiges. Ja gut, dann war sie das, die 67. Ausgabe von Astrogeo. Und wir danken allen, die unsere Arbeit unterstützen. Das sind die regelmäßigen AbonnentInnen der Weltraum Reporter, dem Online-Magazin. Das Abonnement kostet 3,49 Euro im Monat.

36:02Franziska Konitzer Genauso danken wir den Flatrate-Abonnentinnen der Riff Reporter. Die Riff Reporter sind eine Genossenschaft von über 100 freien und unabhängigen Journalistinnen und Journalisten, die zu vielen relevanten Themen arbeiten. Alles frei von Werbung und Trackern und recherchiert unter strengen journalistischen Standards.

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37:11Karl Urban Und zuletzt danken wir euch fürs Zuhören auf den letzten Metern. Wir sagen Tschüss.

37:20Franziska Konitzer Ad Astra.

37:20Karl Urban Und Glück auf! Bis zum nächsten Mal! Das muss jetzt so drin bleiben, weil...