Helmholtz Perspektiven 0316

TITELTHEMA arden Lichtjahre entfernten Galaxie zwei Schwarze Löcher umkreist und strahlten dabei Gravitationswellen ab. Dadurch verloren sie an Bewegungsenergie, näherten sich auf einer spiralförmigen Bahn einander an, bis sie kollidierten und zu einem neuen Schwarzen Loch verschmolzen. In den finalen zwei Zehntelsekunden strahlten die beiden Körper 50-mal mehr Energie in Form von Gravitationswellen ab als alle Sterne im Universum in Form von Licht und anderer elektromagnetischer Strahlung zusammen – das erklärt das erste Zittern, das die LIGO-Detektoren wahrgenom- men hatten. Das zweite Ereignis vom 26. Dezember ging auf einen ähnlichen Vorgang zurück, bei dem die beiden Schwarzen Löcher etwas kleiner waren. „Nach so vielen Jahren von Forschung, Entwicklung und Vorbereitung ist es sehr befriedigend, unsere Vision endlich wahr werden zu sehen“ Sowohl das Herausfischen eines nur wenige Zehntelsekunden lange dauernden Gravitationswellensignals aus dem unentwegten Datenstrom als auch die spätere Analyse bilden einen Schwerpunkt der Forschung am Max- Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam-Golm. Das Hauptproblem sind die Einstein- Gleichungen, mit denen man den ge- krümmten Raum berechnet. Diese sind so kompliziert, dass es bis vor knapp zehn Jahren noch nicht möglich war, den Umlauf von zwei Schwarzen Löchern umeinander zu berechnen. Das Computer- programm stürzte bereits nach einem Umlauf ab oder lieferte unsinnige Ergebnisse. Die Max-Planck-Forscherin Alessandra Buonanno hat neue Lösungs- wege entwickelt, die die jetzige Entde- ckung und Analyse der Daten ermöglicht. Für eine Viertelmillion möglicher Doppelsysteme berechnete ihr Team die zu erwartenden Gravitationswellen-Signale. Diese dienen quasi als Muster-katalog dazu, um eine Welle in den Daten zu finden und aus der Wellenform die physi- kalischen Informationen zu destillieren. Auch diese Verbesserungen waren einer der Gründe für die aktuelle Entdeckung. Ab Herbst dieses Jahres sollen die beiden LIGO-Antennen mit höherer Emp- findlichkeit wieder anlaufen. Dann hoffen die Forscher, vielleicht jede Woche ein Gravitationswellensignal von Schwarzen Löchern, Neutronensternen oder Superno- vae zu empfangen. „Wir sind endlich auf dem Weg zur echten Gravitationswellen- Astronomie und können anfangen, eine Vielzahl von Quellen auf der unbekann- ten dunklen Seite des Universums zu erforschen“, sagt Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gra- vitationsphysik in Potsdam und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Universität Hannover: „Nach so vielen Jahren von Forschung, Entwicklung und Vorbereitung ist es sehr befriedigend, unsere Vision endlich wahr werden zu sehen.“ Daran hat er mit seinen Kollegen einen bedeutenden Anteil: Sie steuerten unter anderem das weltweit stabilste Lasersystem sowie eine neue erschütte- rungsfreie Aufhängung für Spiegel im Innern von LIGO bei. In den kommenden Jahren werden weitere Anlagen mit einem ähnlichen Funktionsprinzip in Italien, Japan und Indien hinzukommen. Zusammen mit dem deutsch-britischen Detektor GEO600 in der Nähe von Hannover würden dann sechs Observatorien ins All lauschen. Dank dieses Netzes wird es künftig wohl möglich sein, die Richtung zu bestimmen, aus der die Wellen kommen. Ein globales Netz von Teleskopen wird dann bei jedem Ereignis alarmiert, um am Himmel nach einem aufleuchtenden Körper zu suchen. Wenn zum Beispiel zwei Neutronen- sterne kollidieren, sollte es einen hellen Blitz vom Radio- bis zum Gammabereich geben, dazu jede Menge Neutrinos. Ein wahres Feuerwerk in allen Spektral- farben.  13 Verschlungen  Gigantische Schwarze Löcher bilden den Mittelpunkt der meisten Galaxien. Kommt ein Stern ihnen zu nahe, zieht das Loch ihn an. Der Stern wirbelt um das Schwarze Loch herum, erhitzt sich, leuchtet ein letztes Mal hell auf und wird dann verschluckt. Bilder: Dana Berry/NASA

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