AstrophysikAlle suchen Einsteins Wellen

Nach der Relativitätstheorie gibt es Gravitationswellen. Um das zu beweisen, durchforsten Tausende Privatrechner Weltraum-Daten. Jetzt wurde dabei ein Stern entdeckt. von 

Arecibo Radioteleskop Pulsare Puerto Rico

In den Daten des Areciboteleskops wird nach Pulsaren gesucht  |  © Cornell University

Seit einem Jahr durchforsten Hunderttausende Computer riesige Datenmengen aus dem All. Gesammelt hat sie das Radioteleskop Arecibo im Norden Puerto Ricos. Einstein@Home heißt das Projekt, das im Weltraum Himmelskörper aufspüren und nach Gravitationswellen suchen soll.

Nun wird im Fachmagazin Science die erste Entdeckung präsentiert: Und das ist nicht etwa der langersehnte direkte Nachweis einer Gravitationswelle, sondern ein bislang unbekannter, schnell rotierender Neutronenstern – ein Pulsar. Allerdings ist das Objekt mit dem Namen PSR J2007+2722 eher unspektakulär. Das aufregende ist vielmehr die Analyse-Methode selbst, mit der die Forscher es entdeckten.

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"Ich bin sehr zufrieden mit dem Ergebnis", sagt Bruce Allen vom Albert-Einstein-Institut in Hannover. Denn mit der Hilfe von mehr als 100.000 privaten Computerbesitzern sind die Forscher auf den Pulsar gestoßen. "Einstein@Home ist der Beweis dafür, dass durch verteiltes Rechnen Entdeckungen gemacht werden können. Wer einen Computer zu Hause hat, kann bedeutend zur Forschung beitragen", sagt Benjamin Knispel, Autor der Studie.

Seit 2009 dient Einstein@Home unter anderem der Suche nach neuen Radiopulsaren (siehe Infobox). Ein Pulsar ist ein stark magnetisierter Neutronenstern, der wie ein Leuchtturm einen rotierenden Strahl von Radiowellen oder anderen elektromagnetischen Wellen ins Weltall sendet. Pulsare sind mit die dichtesten Objekte in unserem Universum: Sie messen zwar nur ungefähr 20 Kilometer im Durchmesser, wiegen bei dieser geringen Größe aber ungefähr anderthalb mal so viel wie die Sonne.

Gravitationswellen

Gravitationswellen folgen aus der Allgemeinen Relativitätstheorie und wurden erstmals 1916 von Einstein vorhergesagt, konnten jedoch bisher noch nicht direkt nachgewiesen werden. In den vergangenen vier Jahren hat Einstein@Home in den Daten der amerikanischen LIGO-Detektoren nach Gravitationswellen gesucht. Quelle: Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik

Radiopulsare

Radiopulsare, von denen die ersten in den 1960er Jahren entdeckt wurden, sind schnell rotierende Neutronensterne, die wie ein Leuchtturm einen gebündelten Strahl aus Radiowellen aussenden, der die Erde bis zu 716 Mal pro Sekunde streift.

Radiopulsare in Doppelsternsystemen mit einer kurzen Umlaufdauer sind besonders interessant, da die Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie dort sehr stark sein können. Anhand der bereits entdeckten Systeme dieser Art konnte gezeigt werden, dass Einsteins Vorhersagen über die Aussendung von Gravitationswellen bis auf weniger als 1 Prozent Abweichung korrekt sind.

Die Entdeckung neuer Pulsare in Doppelsternsystemen mit sehr viel kürzerer Umlaufdauer würde zu verbesserten Schätzungen der Rate führen, mit der Doppelsternsysteme in unserer Galaxie entstehen und vergehen. Sie wären zudem neue Ziele für die Detektoren auf der Suche nach Gravitationswellen. Quelle: Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik

Der neu entdeckte Pulsar ist eines von mehr als 1800 Objekten dieser Art. "Und er ist an sich nicht besonders wichtig", sagt der Physiker Bruce Allen. Der größte Wunsch der Forscher bleibt allerdings der direkte Nachweis von Gravitationswellen (siehe Infobox). Diese Wellen müsste es nach Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie geben – denn die besagt: Materie beeinflusst Raum und die Zeit und umgekehrt. Kleine Störungen der Raumzeitgeometrie können sich demnach als Wellen ausbreiten, ähnlich wie Wasser oder Schallwellen.

Kleine Verzerrungen aufgrund von Massen führen also der Theorie zufolge zu weiteren Raumzeitverzerrungen. Sie setzen sich durch den ganzen Raum fort und ziehen als Gravitationswellen durchs All. Der indirekte Nachweis für diese These gelang Einstein bereits selbst. Die Astronomen Joseph Taylor und Russell Hulse bestätigten das. Doch eine Gravitationswelle "gesehen" hat bisher niemand.

Leserkommentare
    • flaep
    • 13. August 2010 7:57 Uhr

    Der Pulsar ist eines von mehr als 1100 Objekten dieser Art und er ist an sich nicht besonders wichtig.
    Neutronensterne haben damit zunächst einmal nichts zu tun man bekommt einfach einen hübschen Bildschirmschoner.

  1. "Denn der Rechner verbraucht dadurch nicht mehr Strom und da man ungenutzte Kapazität spendet."

    Typische Rechner besitzen verschiedene Energiesparfunktionen, zum Beispiel Spannungsreduktion des Prozessors und Reduzierung der Taktfrequenz. Wird die Rechenleistung benötigt - was der Fall ist - greifen diese Funktionen nicht.

    Nichtsdestotrotz mag es gut sein, wissenschaftliche Arbeit durch Einsatz des Heimrechners zu unterstützen.

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    Redaktion

    Liebe Leser,

    Sie haben angemerkt, dass die Behauptung, der Stromverbrauch würde sich nicht erhöhen, "sachlich falsch" sei.

    Wie Herr Knispel sagt, gab er uns die Information mit dem unwesentlich erhöhten Stromverbrauch, nachdem er diesen bei seinem Rechner nachgemessen hatte. Dort war es tatsächlich so. Es scheint aber nicht typisch zu sein. Auf Nachfrage haben seine Computerspezialisten nun bestätigt, dass die Energiesparmechanismen heute in der Tat sehr viel verbreiteter sind.

    Wir haben den Text nun geändert. Vielen Dank für Ihre Hinweise.

    Freundliche Grüße aus der Wissenschaftredaktion

    • Debatz
    • 13. August 2010 9:36 Uhr

    Ich habe gelesen, dass man bereits weiß, dass alles aus Energie besteht. Dass die kleinsten Teile unserer Atome Energiewirbel ähnlich eines Tornados sind. Und dass die Energie dieser Wirbel in Materie so stark ist, dass sie eben fest wird - undurchdringlich. Als wollte man durch einen Tornado fahren.

    Wäre es nicht eine Möglichkeit, die Energieverteilung im Weltraum zu messen um Planeten zu finden?

    Würden diese Planeten dann eine Schwerkraft ausüben, wäre das quasi die Polarität der gesammelten Energie dieses Himmelskörpers. Somit wäre es möglich Schwerkraftverhältnisse zu messen und diese "Wellen" bzw. die "Raum-Zeit-Krümmung", die Einstein beschrieb zu finden.

    Es müsste tatsächlich eine Schwankung im Weltraum geben, nämlich die Schwerkraft. Und die Schwerkraft müsste dann wie eine Art Elektromagnetismus messbar sein. Nur eben auf eine andere Art, weil es eine andere Energieform ist als die elektrische.

    ...nur so als Gedankengang...

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    Lieber Debatz,

    > Ich habe gelesen, dass man bereits weiß, dass alles aus
    > Energie besteht. Dass die kleinsten Teile unserer Atome
    > Energiewirbel ähnlich eines Tornados sind. Und dass die
    > Energie dieser Wirbel in Materie so stark ist, dass sie eben
    > fest wird - undurchdringlich. Als wollte man durch einen
    > Tornado fahren.

    Ich weiß nicht, wo Sie dass gelesen haben, es ist leider komplett falsch. Und das weiß man bereits seit langem.

    > Wäre es nicht eine Möglichkeit, die Energieverteilung im
    > Weltraum zu messen um Planeten zu finden?

    Davon abgesehen, dass dies auf kleinen Skalen unmöglich ist, tut man dies für das gesamte Universum bereits (Stichwort: Dunkle Energie)

    > Würden diese Planeten dann eine Schwerkraft ausüben, wäre
    > das quasi die Polarität der gesammelten Energie dieses
    > Himmelskörpers.

    Es gibt leider nichts dergleichen wie eine Polarität von Energie (auch nicht quasi).

    > Es müsste tatsächlich eine Schwankung im Weltraum geben,
    > nämlich die Schwerkraft. Und die Schwerkraft müsste dann
    > wie eine Art Elektromagnetismus messbar sein. Nur eben auf > eine andere Art, weil es eine andere Energieform ist als
    > die elektrische.

    Sie meinen sicherlich "Schwankungen der Schwerkraft"?
    Exakt dies versucht man ja gerade zu messen, mit Einstein@Home bzw. Interferometrie (GEO, LIGO, LISA), wie im Artikel beschrieben.

    • Parvis
    • 13. August 2010 15:35 Uhr

    'Ich habe gelesen, dass man bereits weiß, dass alles aus Energie besteht.'

    Das ist mehr ein sprachliches als ein physikalisches Problem.

    Wenn sie sagen

    'Und dass die Energie dieser Wirbel in Materie so stark ist, dass sie eben fest wird - undurchdringlich.'

    kann ich genauso gut sagen, alles ist Materie und Energie ist so was wie verdampfte, also durchlässige Materie. Richtig ist beides nicht.

    Was allerdings stimmt ist, dass sich Materie in Energie und Energie sich in Materie umwandeln lässt.

  2. Dass ein Rechner durch solche Anwendungen nicht mehr Strom verbraucht, stimmt natürlich heute nicht mehr. Kleines Rechenbeispiel: http://www.indermezzo.de/...

  3. Lieber Debatz,

    > Ich habe gelesen, dass man bereits weiß, dass alles aus
    > Energie besteht. Dass die kleinsten Teile unserer Atome
    > Energiewirbel ähnlich eines Tornados sind. Und dass die
    > Energie dieser Wirbel in Materie so stark ist, dass sie eben
    > fest wird - undurchdringlich. Als wollte man durch einen
    > Tornado fahren.

    Ich weiß nicht, wo Sie dass gelesen haben, es ist leider komplett falsch. Und das weiß man bereits seit langem.

    > Wäre es nicht eine Möglichkeit, die Energieverteilung im
    > Weltraum zu messen um Planeten zu finden?

    Davon abgesehen, dass dies auf kleinen Skalen unmöglich ist, tut man dies für das gesamte Universum bereits (Stichwort: Dunkle Energie)

    > Würden diese Planeten dann eine Schwerkraft ausüben, wäre
    > das quasi die Polarität der gesammelten Energie dieses
    > Himmelskörpers.

    Es gibt leider nichts dergleichen wie eine Polarität von Energie (auch nicht quasi).

    > Es müsste tatsächlich eine Schwankung im Weltraum geben,
    > nämlich die Schwerkraft. Und die Schwerkraft müsste dann
    > wie eine Art Elektromagnetismus messbar sein. Nur eben auf > eine andere Art, weil es eine andere Energieform ist als
    > die elektrische.

    Sie meinen sicherlich "Schwankungen der Schwerkraft"?
    Exakt dies versucht man ja gerade zu messen, mit Einstein@Home bzw. Interferometrie (GEO, LIGO, LISA), wie im Artikel beschrieben.

    Antwort auf "Einsteins Wellen"
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    • Debatz
    • 13. August 2010 14:06 Uhr

    >"Ich weiß nicht, wo Sie dass gelesen haben, es ist leider
    > komplett falsch. Und das weiß man bereits seit langem."

    In der Wissenschaft weiß man vieles bereits seit langem und vieles was nicht in dieses "das war schon immer so" reinpasst wird einfach ignoriert. Die Quantenmechanik ist zum Glück ein Lichtblick, weil sie die Newtonschen Gesetze um einiges erweitert und uns hilft viele Dinge zu verstehen. Schon Einstein schrieb, dass das "Feld" über alles bestimmt. Und man fand heraus, dass physische Atome aus einer Mischung von subatomaren Teilchen wie Quarks, Bosonen und Fermionen zusammengesetzt sind. Teilchenphysiker betrachten diese grundlegenden atomaren Einheiten als solche Wirbel aus Energie. Wir müssen uns von der materiellen Sichtweise trennen um verstehen zu können.

    Nicht von mir, aber mehr dazu:
    Lynne McTaggart, "The Field: The Quest for the Secret Force of the Universe", NY: Harper Perennial, 2002. Dt.Ausgabe: "Das Nullpunkt-Feld: Auf der Suche nach der kosmischen Ur-Energie

    > "Davon abgesehen, dass dies auf kleinen Skalen unmöglich
    > ist, tut man dies für das gesamte Universum bereits
    > (Stichwort: Dunkle Energie)"

    Ob die "dunkle Energie" das gleiche ist, wie die Nullpunkt-Energie weiß ich nicht. Falls das so ist, hab ich nichts gesagt. Würde aber ihr erstes Statement negieren, wenn sie sagen es ist Quatsch..

    • Debatz
    • 13. August 2010 14:14 Uhr

    > Es gibt leider nichts dergleichen wie eine Polarität von
    > Energie (auch nicht quasi).

    > ...Schwankungen der Schwerkraft...

    Tschuldigung, mein Fehler. Ich hab das vielleicht falsch ausgedrückt. Ich meine, dass die Schwerkraft sich ja abschwächt, wie ein magnetisches Feld, je weiter man sich von der Masse entfernt, die diese Kraft erzeugt. Und daher wäre es möglich diese Energie zu messen und wenn man sie findet so zu verfolgen, dass man den Ursprungsort findet. Bisher konnte mir keiner erklären, was Schwerkraft eigentlich ist - warum Dinge von etwas angezogen werden, das einfach nur Masse hat.

    Aber die Theorie, dass alles aus Energie besteht und dass sie eventuell eine Anziehungskraft ähnlich des elektromagnetismus auf andere Energiewirbel (in den Teilchen der Atome) ausübt klingt sehr einleuchtend. Finden sie nicht?

    • Debatz
    • 13. August 2010 14:06 Uhr

    >"Ich weiß nicht, wo Sie dass gelesen haben, es ist leider
    > komplett falsch. Und das weiß man bereits seit langem."

    In der Wissenschaft weiß man vieles bereits seit langem und vieles was nicht in dieses "das war schon immer so" reinpasst wird einfach ignoriert. Die Quantenmechanik ist zum Glück ein Lichtblick, weil sie die Newtonschen Gesetze um einiges erweitert und uns hilft viele Dinge zu verstehen. Schon Einstein schrieb, dass das "Feld" über alles bestimmt. Und man fand heraus, dass physische Atome aus einer Mischung von subatomaren Teilchen wie Quarks, Bosonen und Fermionen zusammengesetzt sind. Teilchenphysiker betrachten diese grundlegenden atomaren Einheiten als solche Wirbel aus Energie. Wir müssen uns von der materiellen Sichtweise trennen um verstehen zu können.

    Nicht von mir, aber mehr dazu:
    Lynne McTaggart, "The Field: The Quest for the Secret Force of the Universe", NY: Harper Perennial, 2002. Dt.Ausgabe: "Das Nullpunkt-Feld: Auf der Suche nach der kosmischen Ur-Energie

    > "Davon abgesehen, dass dies auf kleinen Skalen unmöglich
    > ist, tut man dies für das gesamte Universum bereits
    > (Stichwort: Dunkle Energie)"

    Ob die "dunkle Energie" das gleiche ist, wie die Nullpunkt-Energie weiß ich nicht. Falls das so ist, hab ich nichts gesagt. Würde aber ihr erstes Statement negieren, wenn sie sagen es ist Quatsch..

    Antwort auf "@Einsteins Wellen"
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    • nonidit
    • 13. August 2010 15:20 Uhr

    Bei der Aussage, dass "alles aus Energie besteht" bin ich schon stutzig geworden, da ich dies neulich erst in Zusammenhang mit einer homöopathischen Methode mit dem unglaublich wissenschaftlich klingenden Namen "Quanten Matrix Transformation" gelesen habe.

    Die Erwähnung des Buches bestätigt dies. Mrs. McTaggart ist:

    1. Keine Physikerin, sondern Journalistin
    2. Verfechterin der "Alternativen Medizin"
    3. Für ihr fehlendes Verständnis von Physik und pseudowissenschaftliche Aussagen kritisiert worden.

    Siehe http://en.wikipedia.org/w...

    Mich regt es unglaublich auf, wenn wissenschaftliche Ausdrücke und Aussagen vollkommen zweckentfremdet werden um Scharlatanerei zu unterstützen.
    Dies führt nur auf direktem Wege zu immer mehr Volksverdummung und behindert nachhaltig die Arbeit tatsächlicher Wissenschaftler.

    • PGMN
    • 13. August 2010 21:30 Uhr

    Der Begriff der Energie bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten. Diese Arbeit kann aus der Erzeugung anderer Teilchen bestehen. Man spricht daher von der Äquivalenz von Masse und Energie. Dies bedeutet allerdings nicht, dass es so etwas wie eine "Energiesubstanz" gibt, sondern im Prinzip, dass die Fähigkeit eines Systems Arbeit zu verrichten vom Standpunkt des Beobachters und der Masse der beteiligten Teilchen abhängt (via ART).

    Des Weiteren ist die Energie eine Skalare größe. Der Begriff "Wirbel" hingegen kann nur für vektorielle Größen sinnvoll definiert werden. Die Vorstellung, Materie würde aus "Energiewirbeln" bestehen ist also, trotz ihrer Äquivalenz, falsch.

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