Gravitationswellen werden von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie von 1916 vorhergesagt, sind jedoch notorisch schwer zu erkennen, und es hat viele Jahrzehnte gedauert, bis sie annähernd beobachtet wurden. Mithilfe eines Supercomputers namens SUGAR (Gravitations- und Relativitätscluster der Syracuse University) werden nun zwei Jahre Daten analysiert, die vom Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) gesammelt wurden, um Gravitationswellen zu finden. Einmal entdeckt, hofft man, dass der Ort einiger der stärksten Kollisionen und Explosionen des Universums gefunden wird, vielleicht sogar das entfernte Klingeln von himmlischen Schwarzen Löchern…
Gravitationswellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit und breiten sich im gesamten Kosmos aus. Wie Wellen auf der Oberfläche eines Teichs in Universumsgröße bewegen sie sich von ihrem Ursprungspunkt weg und sollten entdeckt werden, wenn sie durch das Gefüge der Raumzeit wandern und durch unsere kosmische Nachbarschaft gehen. Gravitationswellen werden durch massive Sternereignisse wie Supernovae (wenn Riesensterne keinen Treibstoff mehr haben und explodieren) oder Kollisionen zwischen massiven astrophysikalischen kompakten Halo-Objekten (MACHOs) wie Schwarzen Löchern oder Neutronensternen erzeugt. Theoretisch sollten sie von jedem ausreichend massiven Körper im Universum erzeugt werden, der oszilliert, sich ausbreitet oder kollidiert.
LIGO, ein sehr ehrgeiziges Gemeinschaftsprojekt von MIT und Caltech im Wert von 365 Millionen US-Dollar (finanziert von der National Science Foundation), das von Kip Thorne, Ronald Drever und Rainer Weiss gegründet wurde, begann 2005 mit der Datenerfassung. LIGO verwendet ein Laserinterferometer, um den Durchgang von Gravitationswellen zu erfassen. Während eine Welle die lokale Raumzeit durchläuft, sollte der Laser leicht verzerrt sein, damit das Interferometer eine Raum-Zeit-Schwankung erkennen kann. Nach zwei Jahren der Datenerfassung von LIGO kann die Suche nach den Gravitationswellensignaturen beginnen. Aber wie kann LIGO Wellen erkennen, die von Schwarzen Löchern erzeugt werden? Hier kommt SUGAR ins Spiel.
Duncan Brown, Assistenzprofessor an der Syracuse University, baut mit Kollegen des SXS-Projekts (Simulating eXtreme Spacetimes) (eine Zusammenarbeit mit Caltech und der Cornell University) SUGAR zusammen, um die Kollision von zwei Schwarzen Löchern zu simulieren. Dies ist eine so komplexe Situation, dass ein Netzwerk von 80 Computern mit 320 CPUs mit 640 Gigabyte RAM erforderlich ist, um die Kollision und die Erzeugung von Gravitationswellen zu berechnen (zum Vergleich: Der Laptop, auf dem ich tippe, hat eine CPU mit zwei Gigabyte RAM…). Brown verfügt außerdem über 96 Terabyte Festplattenspeicher, auf dem die LIGO-Daten gespeichert werden, die SUGAR analysiert. Dies wird eine enorme Ressource für das SXS-Team sein, aber es wird benötigt, um Einsteins Relativitätsgleichungen zu berechnen.
“Das Suchen nach Gravitationswellen ist wie das Hören auf das Universum. Verschiedene Arten von Ereignissen erzeugen unterschiedliche Wellenmuster. Wir möchten versuchen, aus dem gesamten Rauschen in den LIGO-Daten ein Wellenmuster - einen speziellen Klang - zu extrahieren, das unserem Modell entspricht. ” - Duncan Brown
Durch die Kombination der Beobachtungsfähigkeiten von LIGO und der Rechenleistung von SUGAR (Charakterisierung der Signatur von Gravitationswellen des Schwarzen Lochs) können möglicherweise direkte Hinweise auf Gravitationswellen gefunden werden. das erste machen Direkte Beobachtungen von Schwarzen Löchern durch „Abhören“ der von ihnen erzeugten Gravitationswellen möglich.
Quelle: Science Daily
