Gravitationswellen

„Eine neue Ära der Astronomie hat begonnen“

Die gemessenen Signale an den zwei Standorten Hanford und Livingston. Copyright: LIGO

Erstmals konnten Forscher die schon vor 100 Jahren postulierten Gravitationswellen tatsächlich messen. In unserem Forschungspodcast erklärt Reinhard Prix vom Albert-Einstein-Institut in Hannover, wie man die Wellen aufspüren konnte und warum dadurch ein neues Fenster für das Verständnis des Universums aufgegangen ist.

Reinhard Prix vom Albert-Einstein-Institut in Hannover ist einer der über 1.000 Wissenschaftler, die an der Entdeckung der Gravitationswellen beteiligt waren. Am Tag der Verkündung und Veröffentlichung der Ergebnisse konnten wir eine Resonator-Folge mit ihm aufnehmen. Einen kurzen Auszug des Gespräches können Sie hier lesen. 

Zum vollständigen Podcast: RES078 - Gravitationswellen

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Ich dachte, wir wissen bereits, dass es Gravitationswellen gibt?

Wir kennen sie als theoretische Voraussage der Allgemeinen Relativitätstheorie, erstmals getroffen vor ziemlich genau 100 Jahren von Albert Einstein. Lange Zeit wurde es aber als vollkommen unmöglich betrachtet, dass man jemals so etwas messen könnte. Denn die Größenordnung des Effektes ist sehr klein. Durch den Fortschritt der Technologie ist es dann doch möglich geworden.

Woher kommen denn die Gravitationswellen?

Die Schwierigkeit besteht darin, dass Sie eine Quelle brauchen, die stark genug ist, um Gravitationswellen auszulösen. Das heißt, sehr große Massen, wie Neutronensterne oder Schwarze Löcher, die sich dann auch noch ganz schnell bewegen müssen. Das sind ganz dramatische astrophysikalische Ereignisse wie kollidierende Schwarze Löcher, Neutronensterne oder Supernovae.

Und wie misst man diese Wellen?

Die Grundidee ist, dass Gravitationswellen den Abstand zwischen Massen verändern. Man kann sie messen, indem man Abstände ultrapräzise misst. Der Raum selbst streckt sich und staucht sich durch die Wellen. Gravitation ist eben nach der Allgemeinen Relativitätstheorie eine Verformung der Raumzeit. Große Massen verformen die Raumzeit sehr stark. Wenn sich diese Massen beschleunigen, breitet sich diese Information über die Deformation mit Lichtgeschwindigkeit in Form einer Welle aus. Das Problem ist nur, dass sie so unglaublich klein ist, dass es selbst mir als theoretischem Physiker schwer fällt, zu begreifen, dass man solche Veränderungen wirklich messen kann. Man spricht hier von einer Längenveränderung im vier Kilometer langen Detektor, die etwa dem Tausendstel bis Zehntausendstel eines Atomkern-Durchmessers entspricht. Diese Präzision erreicht der Detektor.

Es gibt Forscher, die die Entdeckung mit dem ersten Blick durch ein Teleskop vergleichen. Haben Sie das Gefühl jetzt wirklich am Beginn eines neuen Zeitalters der Astronomie zu sein?

Für die Physik und für unser Verständnis vom Universum kann man das durchaus so sagen. Das beobachtete Event der sich umkreisenden Systemen ist nur eines von vier oder fünf Ereignissen, die man sucht. Ein einzelner Neutronenstern etwa rotiert sehr schnell. Wenn er nicht ganz symmetrisch ist, sendet er auch Gravitationswellen aus. Wenn wir so ein Signal detektieren, würden wir viel über Neutronensterne lernen. Oder das Nachklingen des Urknalls. Oder Gravitationswellen, die von Supernovae stammen. Hier fängt in Tat etwas ganz Neues an.

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Den vollständigen Podcast finden Sie hier: RES078 - Gravitationswellen

12.02.2016, Interview: Holger Klein
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