VA 23-006

Gravitationswellen-Astronomie – Eine didaktisch orientierte Einführung in ihre Grundlagen
Vortragende/r: Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze
Institution:Friedrich-Schiller-Universität Jena
Datum:23. März 2019
Zeit:15:00 - 15:45 Uhr
Raum:F428 Raumänderung!
Hinweis:Johannes-Kepler-Preis 1997

Die Beobachtungen der LIGO- und VIRGO-Gravitationswellendetektoren haben nicht nur den Nachweis für die Existenz von Gravitationswellen erbracht, sondern auch ein neues Teilgebiet der astronomischen Forschung, die Gravitationswellen-Astronomie, begründet. Diese Leistung wurde 2017 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt.
Im dem Vortrag soll ein grundlegendes Verständnis der Physik der Gravitationswellen vermittelt werden.
Im ersten Teil wird der Vergleich von Gravitationsfeldern mit elektromagnetischen Feldern als Ausgangspunkt für ein qualitatives Verständnis dafür gewählt, warum Gravitationswellen so schwach sind. Eine Dimensionsanalyse der Gravitationswellenabstrahlung lehrt, dass Systeme umso effizienter Gravitationswellen abstrahlen, je kompakter sie sind und je mehr sich ihre Geschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit nähert. So werden wir auf astronomische Quellen wie Doppelsternsysteme aus Neutronensternen oder Schwarzen Löchern geführt.
Der Gegenstand des zweiten Teils ist eine vereinfachte, auf der Newtonschen Mechanik und auf Größenordnungs-Abschätzungen beruhende Analyse der Bewegung solcher Systeme. Unter Verwendung der LIGO-Originaldaten gelingt es, Abschätzungen über die Massen der beteiligten Himmelskörper und die in Form von Gravitationswellen abgestrahlte Energie vorzunehmen. Eine genaue Analyse der Verschmelzung Schwarzer Löcher oder zweier Neutronensterne muss allerdings der analytischen und numerischen Allgemeinen Relativitätstheorie vorbehalten bleiben.