WISSENSCHAFT UND BILDUNG
Die Gravitationswellen sind nachgewiesen
Baku, 11. Februar, AZERTAC
Erstmals haben Weltraumforscher nach eigenen Angaben Gravitationswellen direkt nachgewiesen und damit eine 100 Jahre alte Vorhersage von Albert Einstein belegt. Die Astrophysiker vom LIGO-Observatorium in den USA präsentierten ihre nobelpreisverdächtige Entdeckung in Washington. Auch deutsche Forscher waren an der Arbeit beteiligt.
Gravitationswellen entstehen insbesondere, wenn große Objekte wie Sterne beschleunigt werden, und stauchen und strecken den Raum. Sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und verbiegen dabei den Raum - ähnlich wie ein ins Wasser geworfener Stein, der sich ausbreitende Wellen auf der Oberfläche erzeugt. Das Spezialobservatorium LIGO in den USA fing die Signatur zweier verschmelzender Schwarzer Löcher auf.
Der Nachweis bestätige nicht nur die Existenz der Gravitationswellen, sondern bedeute auch eine neue Ära in der Astronomie, betonten die Forscher. Die Entdeckung sei vergleichbar mit dem Moment, als Galileo Galilei im 17. Jahrhundert das erste Mal sein Fernrohr gen Himmel gerichtet habe.
Erfasst wurden die Gravitationswellen den Angaben zufolge am 14. September von den beiden Laserdetektoren des LIGO-Observatoriums, die in den US-Bundesstaaten Louisiana und Washington stehen.
Gravitationswellen gehören zu den spektakulären Vorhersagen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Jeder beschleunigte Körper - auch ein an der Ampel startender Autofahrer - sendet demnach Gravitationswellen aus. Sie sind umso stärker, je mehr Masse der Körper hat. Jedoch sind sie in der Regel so winzig, dass Einstein selbst nicht daran glaubte, dass man sie je messen könnte.
Seit über 50 Jahren suchen Physiker einen direkten Beweis. Alle vermeintlichen Erfolgsmeldungen entpuppten sich bisher als nicht haltbar. Dennoch gab es kaum Zweifel an der Existenz der Wellen: 1974 hatten die beiden US-Astronomen Russell Alan Hulse und Joseph Taylor ein Doppelsystem aus zwei besonderen Neutronensternen entdeckt, die sich eng umkreisen. Ihre Umlaufzeit nimmt langsam ab, was sich exakt mit dem Energieverlust durch Gravitationswellen erklären lässt. Für diesen indirekten Nachweis bekamen sie 1993 den Physik-Nobelpreis.
Der erste direkte Nachweis ist nun offensichtlich an den beiden LIGO-Messstationen (Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium) in Livingston und Hanford gelungen. "Wir haben die letzten vier Umläufe von zwei Schwarzen Löchern gesehen, bevor sie miteinander verschmolzen sind", berichtete der geschäftsführende Direktor des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik in Potsdam und Hannover, Bruce Allen. Dies ist an der Suche beteiligt und hat Technologie zu LIGO beigetragen.
Monatelange Analysen hätten die Echtheit des Messergebnisses bestätigt. Den Analysen zufolge habe sich die Verschmelzung der beiden Schwarzen Löcher in etwa 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung in einem Gebiet am Südhimmel in Richtung des Sternbilds Schwertfisch ereignet, erläuterte Karsten Danzmann, ebenfalls Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.
Die beiden Schwarzen Löcher hatten 29 und 36 Mal so viel Masse wie unsere Sonne. Das aus ihrer Verschmelzung hervorgegangene Schwarze Loch besitzt jedoch nur 62 Sonnenmassen. Die Differenz von drei Sonnenmassen ist gemäß Einsteins Masse-Energie-Äquivalenz in Form von Gravitationswellenenergie abgestrahlt worden.
LIGO misst dieses Erzittern der Raumzeit mit Hilfe von zwei jeweils vier Kilometer langen Röhren, die auf einem flachen Boden rechtwinklig aufeinandertreffen. Über ein Lasersystem in den Röhren lässt sich die Länge der Arme extrem genau überwachen. Läuft eine Gravitationswelle durch die Anlage, staucht und streckt sie die Arme unterschiedlich stark.
Die verschmelzenden Schwarzen Löcher stauchten die Anlage nur um ein Tausendstel der Dicke eines Wasserstoffatomkerns. Dennoch schlug der Detektor an. Die Forscher beschreiben ihre Entdeckung im Fachblatt "Physical Review Letters". Die Beobachtung belege nicht nur die Existenz von Gravitationswellen, sondern auch von Systemen aus zwei Schwarzen Löchern, betonte Alessandra Buonanno aus Potsdam. Solche Doppel-Schwarzen-Löcher ließen sich nicht auf anderem Weg als mit Gravitationswellen nachweisen, da sie kein Licht oder andere elektromagnetische Strahlung ausstrahlen.
