Seit der Entdeckung von Gravitationswellen sind Astrophysiker im Freudenrausch: Dank der winzigen Erschütterungen der Raumzeit können sie endlich der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher beiwohnen – schließlich bringen die kollidierenden Giganten das Weltall derart stark in Wallung, dass sich die rasch ausbreitenden Schwingungen auch in Milliarden Lichtjahren Entfernung noch nachweisen lassen.

Mit den zwei Detektoren des LIGO-Observatoriums wollen Physiker in den nächsten Jahren herausfinden, wie häufig massive Objekte im Weltall ineinanderrasen. Langfristig könnte es auch möglich sein, den Ursprungsort von Gravitationswellen-Signalen einigermaßen zuverlässig zu bestimmen. Immer wieder Forscher träumen auch von noch spektakuläreren Erkenntnissen: Vielleicht geben die Raumzeitvibrationen Einblicke in die Natur der Quantengravitation – jene noch völlig rätselhafte Synthese aus Relativitätstheorie und Quantenphysik, mit der man vielleicht den Urknall und das Innere Schwarzer Löcher beschreiben könnte.

Zwei Physiker vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam liefern nun ein neues Beispiel für solch einen Traum. Mit Hilfe von Gravitationswellensignalen könnte man künftig Extradimensionen nachweisen, schreiben sie im "Journal of Cosmology und Astroparticle Physics". Extradimensionen sind unter anderem Bestandteil der Stringtheorie, die als aussichtsreichster Kandidat für eine Theorie der Quantengravitation gilt. Demzufolge gibt es zusätzlich zu den drei uns bekannten Raumdimensionen und der Zeit bis zu sieben weitere Dimensionen, die wir aber nicht wahrnehmen können.

Die Schwerkraft hat Zugang zu Extradimensionen

Physiker gehen jedoch davon aus, dass die Schwerkraft dorthin vordringt. Das wiederum würde die Form von Gravitationswellen leicht verändern, argumentieren nun die MPI-Forscher David Andriot und Gustavo Lucena Gómez. Die Wellen würden die Raumzeit demnach nicht bloß parallel und senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung dehnen und strecken. Sie würden gewissermaßen auch "atmen". Damit meinen die Forscher, dass sich der Raum rund um die Welle in periodischen Abständen ausdehnt und kontrahiert.

Es ist allerdings noch völlig offen, ob der Effekt wirklich groß genug wäre, um ihn experimentell nachweisen zu können. Mit LIGO allein sei er in jedem Fall nicht zu beobachten, schreiben die Forscher. Sobald aber zusätzliche Messstationen in Betrieb gehen, sollte es möglich sein, die Schwingungscharakteristik der Wellen in mehreren Dimensionen zu analysieren, so die Potsdamer Physiker.

Sie prognostizieren noch einen anderen Einfluss mutmaßlicher Extradimensionen: Diese sollten für eine neue Art sehr hochfrequenter Gravitationswellen sorgen, die heutige Detektoren aber nicht aufspüren könnten. Sollten Wissenschaftler eines Tages aus Basis der Arbeit von Andriot und Gómez tatsächlich Extradimensionen nachweisen, steht bereits fest, wem ein Teil des Danks gebührt: In einer ironischen Schlussnote ihres Papers danken die Wissenschaftler der Deutschen Bahn, in deren verspäteten Zügen sie stets einen bequemen Büroplatz gefunden hätten.