© LIGO/T. Pyle

Science

Forscher rechnen mit mehr Gravitationswellen

Mit dem Nachweis des von Albert Einstein vorhergesagten Erzittern der Raumzeit haben Astrophysiker ein neues Kapitel
aufgeschlagen. Alessandra Buonanno, Direktorin am Potsdamer Max-Planck-Institut, träumt davon, in einigen Jahren sogar den Urknall zu hören.

Der erste Nachweis von Gravitationswellen vor fünf Jahren war eine wissenschaftliche Sensation - mittlerweile sind schon 50 derartige Ereignisse beobachtet worden. Darunter waren Verschmelzungen von Schwarzen Löcher mit unterschiedlicher Masse sowie in zwei Fällen Neutronensterne, wie Alessandra Buonanno, Direktorin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam, erklärt.

"Einstein hatte Recht"

Auch die komplexeren Ereignisse hätten belegt, dass Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie weiterhin gilt. „Einstein hatte Recht“, sagte Buonanno. Die Astrophysikerin entwickelt theoretische Modelle und Simulationen, die helfen, die Signale zu identifizieren. 2018 erhielt sie den renommierten Leibniz-Preis.

Rund 100 Jahre nach Einsteins Vorhersage fingen die LIGO-Observatorien in den USA im September 2015 erstmals die Gravitationswellen von zwei sich umkreisenden Schwarzen Löchern auf, die in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung zur Erde verschmolzen waren. Das Erzittern der Raumzeit, ausgelöst durch Ereignisse in den Tiefen des Universums, konnte hörbar gemacht werden.

Der Nachweis wurde am 11. Februar 2016 der Weltöffentlichkeit präsentiert. Drei US-Wissenschaftler erhielten dafür 2017 den Nobelpreis, Gravitationswellenforscher aus Hannover und Potsdam waren an der Entdeckung maßgeblich beteiligt.

Den Urknall hören

Für die nächste Beobachtungsphase, die frühestens im Juni 2022 beginnen wird, rechnet Buonanno wegen technischer Verbesserungen sogar mit 150 Ereignissen im Jahr. Wird irgendwann der Urknall zu hören sein? „Um den Urknall zu hören, was auch mein Traum ist, müssen wir auf neue Detektoren warten“, sagte sie. „Wenn wir Glück haben, wird das frühestens 2040 bis 2050 sein.“

Wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, ist das Signal ein tiefes Zirpen. Es hört sich den Forschern zufolge ein bisschen wie ein „Wupp“ oder „Plopp“ an. Der Urknall werde wie ein zufälliges Rauschen klingen - ohne Harmonien, sagte die Astrophysikerin. Das neue Forschungsfeld ermöglicht Erkenntnisse zur Entstehung und Beschaffenheit des Universums.

LISA soll Signale im All messen

Die Signale aus dem All empfangen die US-amerikanischen LIGO-Observatorien sowie die Detektoren Virgo in Italien und KAGRA in Japan. Die Anlagen messen die Wellen mit Hilfe von Laserlicht in zwei kilometerlangen Röhren, die wie Arme rechtwinklig am Boden liegen. Läuft eine Gravitationswelle hindurch, staucht und streckt sie die Arme minimal - rund 1000 Mal weniger als der Durchmesser eines Wasserstoffatomkerns. In Zukunft sollen Gravitationswellen noch genauer im All gemessen werden. Der Start dieser Mission namens LISA ist für 2034 geplant.

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