Am 18. Dezember 2024 gab ein internationales Team von Wissenschaftlern einen Durchbruch bei der Entdeckung eines einzigartigen Phänomens im Zusammenhang mit Supernova-Explosionen bekannt – den Gedächtniseffekt von Gravitationswellen. Dieser Effekt, der von Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagt wurde, war zuvor unbemerkt geblieben. Die Ergebnisse wurden in Physical Review Letters veröffentlicht.
Gravitationswellen sind Wellen im Raum-Zeit-Kontinuum, die durch kosmische Ereignisse erzeugt werden. Der Gedächtniseffekt bedeutet, dass sich nach dem Durchgang einer Gravitationswelle der Abstand zwischen kosmischen Objekten dauerhaft ändert. Die Erfassung dieses Effekts war jedoch mit bestehenden Instrumenten eine Herausforderung.
Supernovae sind massive Sterne, die ihren Lebenszyklus mit gewaltigen Explosionen beenden und dabei enorme Energiemengen freisetzen, Neutrinos erzeugen, Licht ausstrahlen und Gravitationswellen erzeugen. Im Gegensatz zu Wellen, die durch andere Ereignisse wie die Verschmelzung von Schwarzen Löchern verursacht werden, haben die von Supernovae erzeugten Wellen eine geringere Amplitude und komplexere Eigenschaften, was ihre Entdeckung erschwert. Dennoch bieten sie Einblicke in sowohl externe als auch interne Prozesse von Sternen, die auf andere Weise nicht beobachtet werden können.
Die Forscher verwendeten eine dreidimensionale Modellierung von Supernova-Explosionen mit einem neuen mathematischen Modell und konzentrierten sich auf Sterne mit Massen von bis zu 25 Sonnenmassen. Sie identifizierten ein charakteristisches langsames Wachstum des Signals, das mit dem Gedächtniseffekt verbunden ist.
Berechnungen zeigen, dass Wellen solcher Sterne von aktuellen Gravitationswellendetektoren aus bis zu 30.000 Lichtjahren entfernt erfasst werden können. Während moderne Observatorien bereits schwache Wellen registrieren können, sind neue Instrumente wie der weltraumgestützte LISA-Interferometer erforderlich, um genauere Entdeckungen zu ermöglichen.
Dr. Colter Richardson von der University of Tennessee, der Projektleiter, erklärte: 'Unsere Methode eröffnet neue Horizonte für das Studium der inneren Prozesse in Sternen, und wir hoffen, die Grenzen der gravitativen Astronomie zu erweitern.'