Helmholtz Perspektiven 0316

„Wir sind endlich auf dem Weg zur echten Gravitationswellen-Astronomie!“ Auf den Fersen von Einstein haben deutsche Wissenschaftler einen Durchbruch erreicht, von dem sie sich einen völlig neuen Zugang zum Universum versprechen Der spezielle Detektor in den USA ermöglicht Messungen, die bislang nicht möglich schienen: Mit der gewaltigen Anlage namens LIGO wiesen Forscher die Schrumpfung und Dehnung des Raums nach. Zusammen mit verbesserter Technik und spektakulären Rechen- modellen, die Forscher in Deutschland mitentwickelt haben, könnte das den Weg zu Quellen auf der unbekannten Seite des Universums ebnen. Diese Forschung im Bereich der Gravitationswellen geht auf ein Prinzip zurück, das Albert Einstein vor hundert Jahren entdeckt hatte. Er erkannte, dass die Schwerkraft (Gravitation) keine Kraft im üblichen Sinne ist, sondern eine Eigenschaft von Raum und Zeit. Um dies zu verstehen, vereinfacht man meist in Gedanken den dreidimensionalen Raum auf eine zweidimensionale Fläche. Jede Art von Materie verbiegt den Raum um sich herum; ein Himmelskörper liegt dann gewissermaßen in einer Mulde, ähnlich wie eine Eisenkugel in einem Gummituch. Alle Körper und auch Licht müssen dieser Krümmung folgen, was wie der Einfluss einer unsichtbaren Kraft erscheint. Einstein sagte voraus, dass jede Art von beschleunigter Masse Wellen auslöst, etwa so wie ein ins Wasser geworfener Stein. Das gilt insbesondere für schwere Himmelskörper. Aus solchen Gravitationswellen können die Wissen- schaftler weitreichende Rückschlüsse über kosmische Vorgänge ziehen. Genau an dieser Stelle setzt die jüngste Forschung an: Gravitationswellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und schrumpfen und dehnen überall dort, wo sie auftreten, kurzfristig den Raum – allerdings nur um den Bruchteil eines Atomkerndurchmessers. Was lange nicht messbar erschien, wurde jetzt durch den Einsatz des Detektors LIGO möglich. Der besteht aus zwei rechtwinklig zueinan- der verlaufenden Röhren, die jeweils vier Kilometer lang sind. Darin breitet sich ein Laserstrahl aus, der an den Enden der Röhren zurückgespiegelt und in einem Punkt zusammengeführt wird. Rauscht eine Gravitationswelle über diese Anlage hinweg, so schrumpft sie für den Bruchteil einer Sekunde den Raum und damit die Längen der beiden Laserstrah- len. Das lässt sich am Schnittpunkt der beiden Strahlen mit unglaublicher Genauigkeit nachweisen. Ab Herbst hoffen die Forscher, vielleicht jede Woche ein Gravitationswellensignal von Schwarzen Löchern, Neutronensternen oder Supernovae zu empfangen Am 15. September und 26. Dezember 2015 registrierten die beiden LIGO- Antennen ein nur wenige Zehntelsekun- den dauerndes Zittern. Eine Analyse der beiden sinusförmigen Signale ergab eine Fülle von Details über die Quellen. Im ersten Fall hatten sich in einer 1,3 Milli- 12 Titelthema

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