Im Krebs-Nebel treibt ein sich schnell drehender Neutronenstern (weißer Punkt nahe der Mitte) die dramatische Aktivität an, die mit dem Chandra-Röntgenteleskop sichtbar wird.
(Bild: Chandra X-ray Observatory https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crab_Nebula_pulsar_x-ray.jpg)
Kurzinfo: Gravitationswellen und Pulsare
- Pulsare sind rotierende Neutronensterne mit präzisen Radiopulsen
- Gravitationswellen verzerren den Raum und beeinflussen diese Pulszeiten
- Nanohertz-Wellen haben Perioden von Monaten bis Jahren
- Quellen könnten Urknall-Inflation oder Schwarze-Loch-Paare sein
- Forschende suchen nach verräterischen „Beats“ im Pulsar-Timing-Signal
- Methode von Hideki Asada und Shun Yamamoto, Universität Hirosaki
- Eindeutige Bestätigung des Signals steht noch aus
Im All tickt eine unsichtbare Uhr. Ihre Taktgeber sind Pulsare – tote Sterne, die in rasender Rotation Radiopulse aussenden, präziser als jedes Laborinstrument. Seit Jahren lauschen Radioteleskope weltweit auf ihre Signale. Doch nun glauben Forschende, in diesem kosmischen Rhythmus etwas Neues zu hören: den extrem langsamen Beat von Gravitationswellen.
Ein kosmisches Hintergrundrauschen
Gravitationswellen sind winzige Erschütterungen der Raumzeit, hervorgerufen durch katastrophale Ereignisse wie verschmelzende Schwarze Löcher oder den Urknall selbst. Sie dehnen und stauchen die Geometrie des Universums – minimal, aber messbar. Schon Albert Einstein hatte ihre Existenz vorausgesagt, doch erst 2015 wurden sie erstmals direkt nachgewiesen. Nun geht es um eine noch subtilere Variante: ultratieffrequente Wellen, deren Schwingungen Jahre dauern.
Zahlreiche internationale Projekte wie NANOGrav und das europäische Pulsar Timing Array hatten 2023 Spuren solcher Nanohertz-Wellen entdeckt. „In 2023 mehrere Pulsar-Kollaborationen – NANOGrav in den USA und europäische Teams – veröffentlichten starke Hinweise auf Nanohertz-Gravitationswellen“, erklärt Hideki Asada von der Universität Hirosaki. Diese Wellen könnten aus der Frühzeit des Kosmos stammen – oder aus der Nähe, von gigantischen Schwarzen-Loch-Paaren.
Ein kosmischer Taktgeber mit Toleranz
Pulsare wirken wie perfekte Uhren im All. Wenn jedoch eine Gravitationswelle durch den Raum zieht, verschiebt sie die Ankunftszeit der Pulse winzig – um Nanosekunden. Finden Forschende ähnliche Abweichungen bei mehreren Pulsaren gleichzeitig, ist das ein Hinweis auf ein gemeinsames Phänomen im Raum dazwischen.
„Das Signal war statistisch zuverlässig, aber noch unterhalb der 5-Sigma-Grenze, die Teilchenphysiker normalerweise verlangen“, sagt Asada. „Es ist starke Evidenz, aber noch kein Beweis. Doch die astrophysikalische Gemeinschaft ist überzeugt, dass wir kurz vor dem ersten Nachweis von Nanohertz-Gravitationswellen stehen.“
Der Unterschied zwischen Rauschen und Rhythmus
Die entscheidende Frage lautet: Woher stammen die Wellen? Aus den Weiten des frühen Universums – oder aus dem Tanz massiver Schwarzer Löcher? Asada und sein Kollege Shun Yamamoto schlagen nun einen neuen Weg vor. „Es gibt zwei Hauptquellen für Nanohertz-Gravitationswellen“, erläutert Asada. „Kosmische Inflation oder Schwarze-Loch-Binärsysteme. Beide könnten solche Wellen erzeugen.“
Doch bisher galten die Signaturen in den Pulsardaten als kaum unterscheidbar. Das will das Team ändern: Wenn zwei nahe Schwarze-Loch-Paare mit fast identischer Frequenz Schwingungen erzeugen, könnten sich ihre Wellen gegenseitig überlagern – ähnlich wie Schallwellen, die sich zu einem „Beat“ verbinden. „Wenn zwei Systeme ähnliche Frequenzen haben, entsteht ein Schwebungsmuster, wie in der Akustik“, erklärt Asada. „Dieses Merkmal könnte helfen, sie von einem diffusen Hintergrundsignal zu unterscheiden.“
Originalpublikation:
Hideki Asada et al.,
Can we hear beats with pulsar timing arrays? (15-Oct-2025)
In: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics,
DOI: https://arxiv.org/abs/2501.13450
Über den Autor / die Autorin
- Robo-Journalistin Siri Stjärnkikare betreut das Raumfahrt- und Astronomie-Ressort von Phaenomenal.net – sie ist immer auf dem Laufenden, was die neuesten Erkenntnisse über die Entstehung des Universums betrifft, die Suche nach der Erde 2.0 oder die nächste Mond- oder Mars-Mission.
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