Quelltext der Seite GW170817

{{Infobox Astronomisches Objekt
|            Typ = [[Kilonova]]
|           Name = GW170817
|           Bild = ApJL 848 L13 Fig2 Multi-messenger detection of GW170817 and GRB 170817A.svg
|       Bildtext = Fermi, Integral und LIGO Signale
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|      Entdecker = Fermi Gamma-ray Space Telescope, LIGO
|     Entd-Datum = 17. August 2017
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<!-- Einzelnachweise -->
|      RekDekRef = <ref name="weizmann">https://wis-tns.weizmann.ac.il/object/2017gfo</ref>
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'''GW170817''' (englisch: '''G'''ravitational '''W'''ave) ist die Bezeichnung für ein [[Gravitationswelle]]nsignal, das von verschiedenen [[Gravitationswellendetektor|Detektoren]] am 17. August 2017 in der [[Galaxie]] [[NGC 4993]] im [[Wasserschlange (Sternbild)|Sternbild Hydra]] registriert wurde<ref>[https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6975 NASA Missions Catch First Light from a Gravitational-Wave Event], bei: NASA JPL</ref>. Nahezu gleichzeitig wurde ein [[Gammablitz]] (Katalogbezeichnung '''GRB 170817A, '''englisch: '''G'''amma '''R'''ay '''B'''urst) vom [[Fermi Gamma-ray Space Telescope|Fermi-Satelliten]] aufgezeichnet.<ref name="scinexx-gast" />

In den folgenden Tagen konnten zahlreiche [[Teleskop]]e, darunter das [[Hubble-Weltraumteleskop]], ein Nachglühen des Ereignisses bei [[Licht|optischen]], [[Infrarot]]- sowie [[Röntgenstrahlung|Röntgen-]] und [[Radiowellen]]längen beobachten. Die Katalogbezeichnung für das optische Signal lautet: AT 2017gfo.<ref name="weizmann" />

Es war das erste Mal, dass Astronomen sowohl [[Gravitationswellen]] als auch [[elektromagnetische Strahlung]] vom selben astronomischen Ereignis messen konnten.

== Beobachtung der Gravitationswellen ==
Das Signal der Gravitationswellen konnte um 12:41:04 [[UTC|Weltzeit]] detektiert werden und dauerte ca. 100 Sekunden an. Es überspannte 3000 Zyklen, bei dem die Frequenz der Gravitationswellen auf mehrere hundert [[Hertz (Einheit)|Hertz]] anstieg.
Es erreichte zuerst den Virgo-Detektor in Italien, 22 Millisekunden später das LIGO-Observatorium in Louisiana, USA und nochmals 3 Millisekunden später den LIGO-Hanford Detektor in Washington, USA.<ref name="Abbott">{{Literatur |Autor=B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott et al. |DOI=10.3847/2041-8213/aa91c9 |Titel=Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger |Sammelwerk=The Astrophysical Journal Letters |Datum=2017-10-6 }}</ref> Mit diesen drei Messungen konnte die Quelle auf einen Bereich von 28 Quadratgrad im südlichen Himmel mit einer 90 % Wahrscheinlichkeit bestimmt werden.<ref name="PRL-171016">{{cite journal |first1=B. P. et al |last1=Abbott |title=GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral |journal=Physical Review Letters |volume=119 |issue=16 |doi=10.1103/PhysRevLett.119.161101}}</ref><ref name="NASA-20171016">{{Internetquelle |autor=Elizabeth Landau, Felicia Chou, Dewayne Washington, Molly Porter |url=https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature |titel=NASA Missions Catch First Light from a Gravitational-Wave Event |werk=[[NASA]] |datum=2017-10-16 |abruf=2017-10-16 |archiv-datum=2021-02-05 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20210205134221/https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature |offline=ja |archiv-bot=2025-03-19 21:09:38 InternetArchiveBot }}</ref><ref name="SM-20171016">{{Internetquelle |autor=Adrian Cho |url=http://www.sciencemag.org/news/2017/10/merging-neutron-stars-generate-gravitational-waves-and-celestial-light-show |titel=Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show |werk=[[Science]] |datum=2017-10-16 |abruf=2017-10-16}}</ref>

== Beobachtung des Gammablitzes ==
Der Fermi-Satellit zeichnete den Gammablitz um 12:41:06 UTC auf. Die Gammastrahlung erreichte die Erde also ca. 2 Sekunden nach den Gravitationswellen. Er dauerte auch nur 2 Sekunden.<ref name="FERMI-20170817">{{cite web |last=Kienlin |first=Andreas von |url=https://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn3/21520.gcn3 |title=GCN Circular; Number: 21520; GRB 170817A: Fermi GBM detection; 2017/08/17 20:00:07 GMT |work=[[Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik]] |date=2017-08-17 |accessdate=2017-08-28}}</ref>

== Weitere Beobachtungen ==
[[Datei:NGC 4993 and GRB170817A after glow.gif|mini|Hubble-Aufnahmen von NGC 4993 mit Verlauf nach 6 Tagen]]
Nach der Detektion der beiden Signale wurde der entsprechende Himmelsbereich von zahlreichen bodengebundenen und weltraumgestützten Instrumenten untersucht. Innerhalb weniger Stunden wurde das Objekt im optischen Bereich entdeckt und der Helligkeits- und [[Spektroskopie#Spektroskopie in der Astronomie|spektroskopische]] Verlauf konnte in den nächsten Tagen und Wochen dokumentiert werden. Nach zwei Wochen wurden aus dem Bereich auch [[Röntgenstrahlung]] und [[Radiowellen]] gemessen.<ref name="SM-20171016" /> Ein [[Neutrino]]signal konnte nicht gemessen werden.<ref name="Abbott" />

== Interpretation ==
Beobachtet wurde die Kollision zweier [[Neutronenstern]]e. Dieser Spezialfall eines [[Verschmelzungsausbruch]]s wird auch als [[Kilonova]] bezeichnet.<ref name="scinexx-gast">Robert Gast: [http://www.spektrum.de/news/neutronenstern-crash-laesst-raumzeit-erzittern/1511951 Neutronenstern-Crash lässt Raumzeit erzittern], auf: Spektrum.de vom 16. Oktober 2017</ref><ref>{{Webarchiv |url=http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-22003-2017-10-16.html |wayback=20171018071344 |text=Erste Gravitationswellen von Neutronenstern-Kollision }}, auf: scinexx</ref> Die beiden Neutronensterne entstanden wohl aus einem Doppelsystem aus zwei massereichen Riesensternen, die im Zuge ihrer stellaren Entwicklung zu unterschiedlichen Zeitpunkten als Supernova explodierten und dabei jeweils einen Neutronenstern zurückließen. Die beiden Neutronensterne blieben gravitativ in einem Doppelsystem gebunden. Ähnlich wie im [[PSR J1915+1606|Hulse-Taylor-Doppelpulsar]] umkreisten die beiden kompakten Himmelskörper den gemeinsamen Schwerpunkt; durch Abstrahlung von (nicht messbaren) Gravitationswellen verlor das System im Lauf vieler Jahrmillionen Energie, wodurch sich die beiden Neutronensterne langsam näher kamen. Erst in den letzten wenigen Minuten vor der Verschmelzung, in denen die Umlaufgeschwindigkeit rapide zunahm, stiegen Intensität und Frequenz der Gravitationswellen auf messbare Werte an.

{| class="wikitable"
|+ Ermittelte Daten<ref name="PRL-171016" />
|-
|Masse des ersten Neutronensterns
|1,36 bis 1,60 [[Masse solaire|<math>M_\odot</math>]] 
|-
|Masse des zweiten Neutronensterns 
|1,17 bis 1,36 <math>M_\odot</math> 
|-
|Masse des neuen Objekts
|2,73 bis 2,78 <math>M_\odot</math> 
|-
|In Gravitationswellen umgewandelte Energie
|0,025 <math>M_{\odot}c^2</math>
|-
|Entfernung der Quelle
|26 bis 48 [[Megaparsec|Mpc]]
|-
|Rotverschiebung
|0,005 bis 0,010
|}

Der masseärmere Neutronenstern wurde durch die [[Gezeitenkraft|Gezeitenkräfte]] des schwereren Begleiters zerstört. Während der größte Teil der Materie des zerrissenen Sterns aus einer [[Akkretionsscheibe]] auf den massereicheren Begleiter [[Akkretion (Astronomie)|akkretiert]] wurde, wird ein Teil der Masse des zerstörten Neutronensterns [[Isotropie|isotrop]] mit einer Geschwindigkeit vom 0,1- bis 0,2-fachen der [[Lichtgeschwindigkeit]] ausgestoßen. Die [[neutron]]enreiche Materie wandelt sich innerhalb weniger Sekunden durch [[Kernspaltung|Fission]] und [[Beta-Zerfall]] in Elemente um, die durch den [[r-Prozess]] entstehen. Die neu synthetisierten radioaktiven Elemente zerfallen, und die dabei emittierte [[Strahlung]] wird als ein Tage dauernder Ausbruch beobachtet.<ref>{{Literatur |Autor=Brian D. Metzger, Edo Berger |Titel=What is the Most Promising Electromagnetic Counterpart of a Neutron Star Binary Merger? |Sammelwerk=Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics |Datum=2011 |arXiv=1108.6056v1}}</ref>
Ein solches Ereignis gilt als wichtige Quelle für die Bildung schwererer [[Atomkern]]e, bei der es nötig ist, Energie von außen zuzuführen. Bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne, wie sie die Forscher beobachtet haben, können große Mengen schwerer [[Chemisches Element|Elemente]] entstehen.

Langzeitbeobachtungen mit dem Röntgenteleskop [[Chandra (Teleskop)|Chandra]] lassen darauf schließen, dass die Neutronensterne zu einem [[Schwarzes Loch|Schwarzen Loch]] verschmolzen sind.<ref>David Pooley, Pawan Kumar, J. Craig Wheeler, Bruce Grossan: ''GW170817 Most Likely Made a Black Hole.'' 2018, {{arXiv|1712.03240v2}}</ref>

== Wissenschaftliche Bedeutung ==
Das Ereignis war die lang erhoffte erste Beobachtung von Gravitationswellen aus zwei kollidierenden Neutronensternen statt wie bis dahin aus der Verschmelzung schwarzer Löcher. Die gleichzeitige Beobachtung über elektromagnetische Strahlung war auch der Beginn der [[Multimessenger-Astronomie]] mit Gravitationswellen (so wie [[SN 1987A]] der Beginn der Multimessenger-Astronomie mit Neutrinos war).<ref>Markus Pössel: Erster Nachweis: Verschmelzende Neutronensterne. Ein Meilenstein für die Astronomie, Sterne und Weltraum, Dezember 2017, S. 24–33, [http://www.spektrum.de/magazin/kollidierende-neutronensterne/1513209 Abstract]</ref> Die Beobachtung der Kollision der Neutronensterne brachte auch ein neues Verständnis über die Herkunft schwerer Elemente im Universum.<ref name="SM-20171016" /><ref>{{Literatur |Autor=Darach Watson, Camilla J. Hansen, Jonatan Selsing, Andreas Koch, Daniele B. Malesani |Titel=Identification of strontium in the merger of two neutron stars |Sammelwerk=Nature |Band=574 |Nummer=7779 |Datum=2019-10 |ISSN=0028-0836 |Seiten=497–500 |DOI=10.1038/s41586-019-1676-3 }}</ref>

Die Auswertung des Ereignisses lieferte auch eine unabhängige Abschätzung der [[Hubble-Konstante]] (H=70) und obere Grenzen für Verletzungen der Lorentzinvarianz.<ref>B. P. Abbott (LIGO) u.&nbsp;a., A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant, Nature, 16. Oktober 2017, [http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/full/nature24471.html Abstract]</ref> Außerdem wurde mit hoher Genauigkeit festgestellt, dass sich Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten<ref>LIGO, VIRGO, Fermi Gamma Ray Burst Monitor, INTEGRAL: ''Gravitational Waves and Gamma-rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A'' {{arxiv|1710.05834}}</ref>, was bestimmte alternative Gravitationstheorien ausschließt, und es ergab sich ein neuer Test des [[Äquivalenzprinzip (Physik)|Äquivalenzprinzips]]. Nach einer Vorhersage von 2015<ref>L. Lombriser, A. Taylor: ''Breaking a Dark Degeneracy with Gravitational Waves'', in: JCAP03(2016)031, [[DOI: 10.1088/1475-7516/2016/03/031]]</ref><ref>L. Lombriser, N. Lima: ''Challenges to Self-Acceleration in Modified Gravity from Gravitational Waves and Large-Scale Structure'', in: Phys. Lett. B 765, 382 (2017), [[DOI: 10.1016/j.physletb.2016.12.048]]</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://phys.org/news/2017-02-quest-riddle-einstein-theory.html |titel=Quest to settle riddle over Einstein's theory may soon be over |werk=[[phys.org]] |datum=2017-02-10 |abruf=2017-10-29}}</ref> werden dadurch insbesondere Theorien widerlegt, welche die [[Expansion des Universums|beschleunigte Expansion des Universums]] mittels Modifikation der [[Allgemeine Relativitätstheorie|allgemeinen Relativitätstheorie]] zu erklären versuchen.

== Veröffentlichungen ==
* B. P. Abbott u.&nbsp;a. (LIGO): ''GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral''. In: ''Physical Review Letters''. Band 119, 2017, S. 161101, [[doi:10.1103/PhysRevLett.119.161101]], {{arxiv|1710.05832}}
* A. Goldstein u.&nbsp;a.: ''An Ordinary Short Gamma-Ray Burst with Extraordinary Implications: Fermi-GBM Detection of GRB 170817A''. In: ''Astrophysical Journal Letters''. Band 848, 2017, Nr. 2, {{arxiv|1710.05446}}
* LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-Ray Burst Monitor, INTEGRAL: '' Gravitational Waves and Gamma-rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A'', 16. Oktober 2017. {{arxiv|1710.05834}}
* B. P. Abbott (LIGO) u.&nbsp;a.: ''A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant''. In: ''Nature''. 16. Oktober 2017, {{arxiv|1710.05835}}
* {{Literatur |Autor=B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott et al. |DOI=10.3847/2041-8213/aa91c9 |Titel=Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger |Sammelwerk=The Astrophysical Journal Letters |Datum=2017-10-6 }}

== Weblinks ==
* [http://www.ligo.org/detections/GW170817.php LIGO Webseite dazu]
* [https://www.eso.org/public/germany/news/eso1733/ ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle]
* [http://www.aei.mpg.de/2126607/gw170817 Erste Beobachtung der Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronensternen], Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, 16. Oktober 2017

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Gravitationswelle]]
[[Kategorie:Wasserschlange (Sternbild)]]