Verschmelzung von Neutronensternen beobachtet
 

Das seit einigen Wochen kursierende Gerücht hat sich nun bestätigt.

http://www.berliner-zeitung.de/wisse...lzen--28600908

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Anscheinend wurde der Gamma-Blitz doch deutlich später als die Gravitationswelle beobachtet. War die Gravitation da minimal schneller unterwegs als das Licht oder wurden die Photonen erst später erzeugt?

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Naja, nur 1.7 Sek später.

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Im infraroten Bereich erst eine Stunde danach:
"Then, about an hour later, researchers using the Gemini South telescope, also in Chile, spotted that same source in infrared light. Other teams using a variety of instruments soon studied the source across the electromagnetic spectrum, from radio to X-ray wavelengths.

This work revealed that some of the observed light was the radioactive glow of heavy elements such as gold and uranium, which were produced when the two neutron stars collided."

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Hier die Erklärung dazu vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik:

https://www.mpg.de/11555828/gravitat...und-gammablitz

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Beeindruckend ist auch die Tatsache, dass sich beide Neutronensterne kurz vor der Verschmelzung ca. 200 mal pro Sekunde umkreisen.

Zwei Objekte mit jeweils fast 2 Sonnenmassen umkreisen sich pro Sekunde 200 mal. Das muss man mehrmals lesen und auch dann fasst man es nicht.

Oder dass ein Teelöffel Neutronensternmaterie 1 Mrd. Tonnen wiegen soll, bzw. der komplette Neutronenstern mit seinen gerade mal 20 km Durchmesser die 700.000 fache Erdmasse aufweist, ist nicht weniger beeindruckend.

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Das ist eines der wichtigen Dinger neben den grav. Wellen an sich. Denn, wie ich im Vorfeld gelesen habe, reichen die gewöhnlichen Novae und Supernovae nicht aus, um die Menge an schweren Elementen zu erklären. Die Verschmelzungen von Neutronensternen wurden als die "bessere" Quelle vermutet. So ein Ereignis kommt zwar 1000 Mal seltener vor, als eine Supernova, ist aber effektiver.

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Bestätigt hat sich damit auch die seit langem vermutete Herkunft der Gamma Blitze. Neutrinos sollten bei solchen hochenergetischen Prozessen auch entstehen. Hätte man bei dieser Entfernung überhaupt Chancen sie zu detektieren?

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Bei der SN1987A wurden insgesamt 31 Neutrinos registriert. Hier ist die Entfernung 1000 mal größer, es wären also bei gleicher Technologie 0,000031 Neutrinos zu erwarten. Davon ausgehend, dass nicht irgendwelche technologischen Tricks das Limit sind, sondern einfach Detektormasse, bräuchte man die 10.000-fache Größe, um 10 Neutrinos zu fangen. Ich denke, dass das für die absehbare Zukunft nicht geplant ist.

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Und die Chancen auf so ein Ereignis in der Milchstraße dürften sehr gering sein. Jedenfalls sind demnach alle bisher entdeckten kurzen Gamma Blitze, die man mit der Verschmelzung von 2 Neutronensternen in Zusammenhang bringt, extragalaktischen Ursprungs.

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Am Kamiokande waren das 3000 Tonnen Wasser, am Super-Kamiokande sind es nach meinem Verständnis 32.000 Tonnen der insgs. 50.000 Tonnen. Für den geplanten Hyper-Kamiokande ist von ca. 1 Mio Tonnen die Rede. Ich's Abschätzung der 10.000-fachen Größe führt ausgehend vom Kamiokande auf 30 Mio. Tonnen, also nochmal das 30-fache.

(Ziemlich viel Stress für 10 Neutrinos)

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Wenn man bedenkt, dass über eine Entfernung von über 100 Mio Lichtjahren Graitation und elm. Strahlung sekundengenau gleichzeitig eintrafen, dann bedeutet dies m.E., dass die Ausbreitungsgeschwindigkeiten hochpräzis (Genauigkeit im Bereich 1/10^15) gleich sind ... und somit die Massen der Träger (Photonen und Gravitonen) identisch null, denn nur masselose Teilchen breiten sich immer mit genau derselben Geschwindigkeit aus.

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Yep. Eine tolle Bestätigung der Standard-Theorien und ein weiterer Hinweis auf die Existenz der Dunklen Materie: https://arxiv.org/abs/1710.06168

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Danke, interessantes paper, in windeseile geschrieben. Man fragt sich, welche weiteren Erkenntnisse dieses Ereignis noch preisgibt.

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Kannst du das bitte näher ausführen, warum das ein Hinweis auf die Existenz der dunklen Materie ist?

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Wenn verschiedene Alternativen zur Dunklen Materie ausgeschlossen werden können, so stärkt das natürlich die Hypothese der Dunklen Materie. Die Alternativen zur Dunklen Materie werden in der Arbeit mit "Dark Matter Emulators" umschrieben.

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Ja genau; die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Beobachtungen die ART in ihrer "Reinform" stützen.

Einige Klassen von Modifikationen der ART, die als Alternative zur Dark-Matter Hypothese erfunden wurden, können sogar ausgeschlossen werden.

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Hier noch eine weitere Info zu diesem Thema aus der Spektrum der Wissenschaft:

Unvorstellbar.

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Und hier noch was zur dunklen Materie, die möglicherweise aus schwarzen Löchern besteht, ebenfalls aus der Spektrum der Wissenschaft:

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Was ich so gehört habe

- das Ereignis fand im August statt.
- beobachtet wurde das mit allen verfügbaren Methoden EM bis LIGO.
- dass es ca. 3 Monate später bereits verarbeitet wurde, ist sehr schnell! Das bedeutet, man hat die Technologien sehr gut im Griff.
- es sollen ca. 30% aller Astronomen des Planeten beteiligt worden sein!

Krass :)

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Wenn man sowohl Dunkle Materie (WIMPS, Neutralinos, ...) und damit insbs. SUSY als auch Modifikationen der ART (MOND, TeVeS, ...) ausschließen könnte, dann wäre das evtl. ein großer Fortschritt.

Aber die DM ist ja nicht nur in den heute beobachteten Strukturen (Galaxien, Filamente) relevant, sondern war - nach allem was wir aus Simulation wissen - auch in der Frühphase des Kosmos für deren Bildung notwendig.

D.h. es muss sich bei den Schwarzen Löchern im primordiale, nicht aus Sternen entstandene SLs handeln. Das wirft aber diverse neue Fragen auf.

http://www.spektrum.de/lexikon/astro...ze-loecher/359

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Ist man sich denn da wirklich so sicher, dass es sowas wie die Hawking-Strahlung überhaupt gibt? Gemessen wurd sie meines Wissens noch nie.

Sollte es sie nämlich nicht geben, dann könnte es von primordialen SL´s mit kanonischer Masse nur so wimmeln. Und dann wären sie ein Kandidat für die dunkle Materie.

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Es ist zumindest sehr plausibel.

Aber wozu der Rückgriff auf die primordialen SLs? Dass die DM aus stellaren SLs bestehen könnte, wäre doch eine sehr einfache Lösung dieses alten Problems.

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Wenn ich das richtig verstanden habe, soll die dunkle Materie aber auch eine wichtige Rolle bei der Strukturbildung im jungen Universum gespielt haben. Also noch bevor es stellare SL´s gab.

Es kann sich bei der dunklen Materie im jungen Universum demnach nur um primordiale SL´s handeln, da diese ja bereits im ganz jungen Universum entstanden sein sollen.

Das Problem der primordialen SL´s (zumindest der kanonischen) ist aber, dass sie längst zerstrahlt wären, wenn es die Hawking-Strahlung tatsächlich gibt.

Eine weitere Möglichkeit wäre aus meiner beschränkten Sicht, dass primordiale SL´s für die Strukturbildung im jungen Universum als "Dunkle Materie Kandidat" verantwortlich waren, und dass dann später stellare SL´s und evtl. nichtkanonische primordiale SL´s deren Aufgabe sozusagen übernommen haben, da die kanonischen primordialen SL´s spätestens nach 1,3 Mrd. Jahren aufgrund der Hawking-Strahlung zerstrahlt waren.

Das Ganze natürlich unter der Voraussetzung, dass SL´s ein Kandidat für die dunkle Materie sind, was ja nicht sicher ist.

Hier noch ein Auszug aus Tom´s Link, der imho zum Verständnis wichtig ist:

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Noch eine andere Möglichkeit, die ich im Moment aber nicht belegen kann, stärkt primordiale SLer. Es gab bisher kein Entstehungszenario für SLer von 30+- Sonnenmassen. Nun hat man sie in dieser Größe nachgewiesen. Die Vermutung ist, sie könnten durch Verschmelzung pSLer entstanden sein.

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Worum es eigentlich geht steht in diesem Artikel: Es sollen irgendwie aus größeren Dichtefluktuationen sehr früh viele schwarze Löcher von mehr als 10 Sonnenmassen entstanden sein. Das sind die, die jetzt mit LIGO beobachtet werden, nicht die "Hawkingschen" primordialen SL.
Stellare SL scheiden nicht wegen der Strukturbildung aus, sondern wegen der Nuklesynthese, die mit so viel baryonischer Materie ganz anders abgelaufen wäre.

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Hallo,
Der Spektrum-Artikel ist leider kostenpflichtig. Vielleicht gibt es den ganzen Text bald mal im Schattenblick.
Zum Thema passt wohl: Vorhersagen bestätigt: Schwere Elemente bei Neutronensternverschmelzungen nachgewiesen
MfG
Lothar W.

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Da glaube ich noch eher, dass zwei Riesensterne einen sehr engen Doppelstern gebildet haben. Wie soll ein großes SL direkt aus einer kollabierenden Gaswolke entstehen, ohne dass sich dabei das Gas stark erhitzt und eine Kernfusion einsetzt?

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Es sollen viele gleichzeitig entstehen, in Haufen angeordnet. Und nochmal: das war vor der Nukleosysnthese, Kernfusion ist da kein Thema.
Das ganze ist aber nach meinem Eindruck mehr so eine Idee, mit viel Händewedeln vorgetragen. Vielleicht findest du hier Antworten.

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Jetzt hat es "Klick" gemacht. Danke.

EDIT: Hier noch der frei zugängliche Link auf die Originalveröffentlichung zum Thema: https://journals.aps.org/prl/pdf/10....ett.119.161101

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Kannst du das konkretisieren? Die primordiale Nukleosynthese war ja, der Theorie nach, bereits 5 Minuten nach dem Urknall beendet.

Von welchem Zeitraum genau gehst du aus, in dem diese SLs mit mehr als 10 Sonnenmassen entstanden sind und woraus genau bestanden diese dann?

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Im Paper heißt es
"In this paper we present a new scenario where massive Primordial Black Holes (PBH) are produced from the collapse of large curvature perturbations generated during a mild waterfall phase of hybrid inflation."
Nicht, dass ich viel davon verstehen würde, aber das soll wohl noch in der Inflationsphase sein.

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Also zwischen 10^-35 und 10^-30 s nach dem Urknall. Also ich weiss nicht. Das klingt doch alles reichlich spekulativ.

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Desweiteren stellt sich die Frage, wie es während der Inflationsphase zur Zusammenballung von Materie zu Sl´s kommen konnte.

Da wird doch eher erwartet, dass die Dichte des Universums (auch lokal) exponentiell abgenommen hat.

Ich würde da eher erwarten, dass sich die angesprochenen SL´s "kurz" vor der Inflationsphase gebildet haben.

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Materie ist erst am Ende der Inflation beim sog. reheating “auskondensiert”. In welcher Form, ob als Quark-Gluon Plasma oder als hypothetische Teilchen zunächst weiß ich nicht, ist vielleicht auch umstritten.

Kann ein Feld wie das Inflaton mit lokal hinreichend hoher Energiedichte zu einem SL kollabieren?

Konsens scheint zu sein, daß Quantenfluktuationen während der Inflation die Keime für die späteren Materieverdichtungen waren.

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Wie Timm sagt, entsteht Materie erst am Ende der Phase. Während der Inflation ist die Energiedichte näherungsweise konstant und sehr groß.
Ob eine Inflation mit den im Paper geforderten Eigenschaften aber auch so schnell vorbei ist weiß ich nicht. Ich kann da nicht viel mehr tun als zu zitieren, was mir relevant erscheint. Von der Sache selbst verstehe ich zu wenig.

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Ich versuche das mal zu übersetzen:

Kollaps großer Krümmungsstörungen?

Kann ich mir nichts drunter vorstellen.

und weiter:

Milde wasserfallartige Phase hybrider Inflation?

Auch da kann ich mir nichts drunter vorstellen.

Meine möglicherweise kläglichen Übersetzungsversuche könnten eine Mitschuld daran tragen.

Aber nehmen wir mal an, dass während der Inflationsphase PBH´s erzeugt wurden. Es gab während dieser Phase noch keine Materie.

Woraus bestanden diese dann? Aus reiner Energie?

So ähnlich lautete ja auch Timms Frage:

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Ich kann mir auch nicht wirklich was darunter vorstellen und spekuliere jetzt mal. Wenn Quantenfluktuationen des Inflaton Feldes Keime für spätere Materieverdichtungen sind, dann könnte das Verdichtungen zulassen, die umgehend kollabieren.

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Was mir daran Probleme bereitet:

Die Inflationsphase (zumindest die, von der ich gelesen habe) ist derart kurz, dass sich da niemals ein PBH bilden kann. Denn egal was da kollabiert, braucht ja Zeit für diesen Kollaps. Die Inflationsphase war aber angeblich bereits nach der unvorstellbar kurzen Zeitdauer von 10^-30 s abgeschlossen.

Es sei denn, die Gravitation wirkt beim Kollaps schneller als mit LG. Das verstösst ja vielleicht während der Inflationsphase nicht mal gegen die SRT, die zu diesem Zeitpunkt vermutlich ohnehin noch nicht maßgeblich war.

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Ich möchte da mal eine allgemeine Bemerkung loswerden:

Die ganz Idee der Inflation beruht doch auf den physikalischen Eigenschaften des Inflaton-Feldes. Dieses Feld ist ein skalares Feld, das man experimentell noch nicht nachgewiesen hat. Es gibt aktuell bestenfalls einige Ereignisse am LHC, die prinzipiell auf die Existenz eines skalaren Feldes hinweisen (Higgs-Feld), aber auch da gibt es noch offene Fragen.

Das zeigt meiner Meinung nach, dass man sich hier noch auf einem relativ spekulativen Feld bewegt. Ob es sich also lohnt, ausgehend von dieser Basis schon über die Bildung Schwarzer Löcher in diesem Feld nachzudenken, scheint mir in gewisser Weise fragwürdig zu sein.

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Ich möchte behaupten, dass nicht die Zeit relevant ist, damit sich etwas entwickeln kann, sondern die Anzahl der stattfindenden Wechselwirkungen.

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Das mit dem Kollabieren ist glaube ich Quatsch. Denn wenn die Energiedichte lokal hoch genug war, musste da ja nichts mehr kollabieren. Das SL entstand instantan.

Zugegeben, das ist ins Blaue spekuliert.

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Es bleibt zumindest die Frage, wie ein Paar aus zwei Schwarzen Löchern mit Massen um die 30 Sonnenmassen entstehen konnte. Ungewöhnlich ist das, aber ich halte eine stellare Entstehungsgeschichte nicht für unmöglich.

Ich werde also erst mal abwarten, welche weiteren Quellen für Gravitationsstrahlung von LIGO noch so gefunden werden.

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Das kann nicht schaden. Zum Glück gibts ja dann auch noch VIRGO und andere, die dann bei der Triangulation behilflich sind.

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Ja die Inflation ist unvorstellbar kurz. Wenn die Kosmologen von Quantenfluktuationen während dieser kurzen Zeitspanne sprechen, dann nehme ich das einfach so hin ohne meine Vorstellungskraft zu strapazieren. Am Ende der Inflation, wenn also das Feld in "Materie zerfällt" (auch genannt reheating), dann ist es halbwegs einleuchtend, daß da wo das skalare Feld ausgelöst durch eine Quantenfluktuation gerade energiereicher ist, die Materie dann ein überdurchschnittlich dicht ist. Die so entstehenden Dichteschwankungen bilden sich im CMB ab. Das alles ist soweit nach meinem Eindruck Konsens unter Kosmologen.

Meine Interpretation ist nun, daß während des reheating eine lokal besonders hohe Materiedichte zum Kollaps führt und ein PBH entsteht. Ich denke es muß kein "Paar aus zwei Schwarzen Löchern" entstehen, wie Bernhard meint. In dem langen Zeitraum der Strukturbildung sollten sich PHBs zu einem Paar zusammen finden können.

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Das sehe ich schon ein bißchen anders. Der direkte Nachweis, der vor ein paar Jahren schon zum Greifen nahe schien (die vermeintliche Entdeckung primordialer Gravitationswellen), steht zwar aus. Die indirekten Hinweise sind allerdings beeindruckend. Die Lösung des Horizont- und Flachheitsproblems führte Alan Guth zur Idee der Inflation. Darüber hinaus passt die Inflationstheorie (es ist im Detail eigentlich ein Sammelsurium von Theorien) nahtlos zu dem gut bestätigten Lambda CDM Modell. Nicht zu vergessen das Leistungsspektrum des CMB, das auf der Annahme der Inflation beruht.

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Ich frage mich trotzdem, inwieweit ein Nachweis für die Dunkle Energie gleichzeitig auch ein Nachweis für die Inflationsära ist.

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Als Nachweis würde ich das auch nicht sehen. Die beschleunigte Expansion ist heute mit der Annahme einer Kosmologischen Konstante verträglich, was nicht heißt, daß die dunkle Energiedichte zeitlich konstant sein muß. Wenn sich in ein paar Milliarden Jahren herausstellt*, daß sie sich zeitlich ändert, dann ist sie keine KK.
Eine KK zu Beginn bedeutet quasi de Sitter, also exponentielle Expansion, womit wir bei der Inflationsära sind.

Es behauptet auch niemand, daß die Inflation nachgewiesen wurde. Sie löst lediglich einige voneinander unabhängige Probleme und ist deshalb derzeit mainstream. Es gibt Leute, die an Alternativen arbeiten aber ich verfolge das nicht.

*Ich denke nicht zwingend. Wenn die Messungen genau genug sind, könnte auch der Blick in die Vergangenheit diese Frage entscheiden.

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sehe ich auch so

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@soon

Du hattest dazu mal einen Link gepostet! Name war in etwa: "Prinzip der gleichen Wechselwirkungen" ... so ähnlich.
Das war AFAIK in einem der x-Threads zum Zwillingspardoxon.
Dem Thema "Prinzip der...." konnte man glaub ich sogar entnehmen, dass der jüngere Reisezwilling bei der Ankunft zurück auf der Erde trotzdem gleich viele Wechselwirkungen erfahren hat wie der Erdenzwilling.

Wenn du weißt was ich mein, wäre ich dir dankbar, wenn du den Link nochmal postest! Thx im Voraus (Finde das nicht mehr und suchen hilft gerade nicht.)

BTW: Mich hatte das damals schon fasziniert, weil das IMHO wieder gut mit quantenmechanischen Beschreibungen der Raumzeit zusammenpasst.

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Ich glaube, das war ich nicht. Ich müsste mich daran erinnern, weil 'unterschiedlich weit entwickelt und trotzdem gleich viele Wechselwirkungen erfahren' komplett meiner Vorstellung der Entwicklung von Objekten widerspricht. Vielleicht hat jemand anderes auf einen meiner Beiträge mit dem Link geantwortet.

Vielleicht meinst du Beiträge aus diesem Thread (kein highlight):
http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=3057

oder diese Links:
https://en.wikipedia.org/wiki/Causal_sets
http://www.einstein-online.info/vert...nguage=de.html

Meine eigenen 374 Beiträge durchblättern darf ich nicht, weil ich dann anfangen müsste 'aufzuräumen'.

Wenn mir noch etwas einfällt, werde ich es posten.

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Hier Aktuelles zur Diskussion

https://www.spektrum.de/news/quarkma...paign=ZON_KOOP