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KOSMOLOGIE: Gravitationswellen nachgewiesen

Forscher der internationalen LIGO-Virgo-Kollaboration haben erstmals Gravitationswellen direkt ­gemessen. Damit bestätigten sie das letzte der vier großen Postulate der allgemeinen Relativitäts­theorie von Albert Einstein – und stoßen ein völlig neues Fenster zum Universum auf.
Gravitationswellen, erzeugt durch zwei Schwarze Löcher, die sich wie Doppelsterne umkreisen

Als Bruce Allen am 14. September 2015 kurz vor der Mittagspause ­seine E-Mails durchsah, konnte er es erst nicht fassen: Die beiden LIGO-Detek­toren in den USA sollen das Signal von Gravitationswellen gemessen haben? Mit seiner Arbeitsgruppe in Hannover ist der Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik maßgeblich an der Datenanalyse aller Detektoren des weltweiten Netzwerks beteiligt. Zwei seiner Mitarbeiter, Marco Drago und Andrew Lundgren, hatten das Signal als Erste auf ihrem Bildschirm bemerkt. Als es eintraf, war es in den USA Nacht, und die Kollegen dort schliefen.

"Es war selbst mit dem bloßen Auge so deutlich in den Rohdaten zu erkennen und sah so perfekt aus, dass wir anfangs Zweifel hatten, dass es echt war", erinnert sich Allen. "Wir glaubten zunächst, jemand könnte ein Testsignal in die Detektoren eingespeist und dann vergessen haben, uns das mitzuteilen." Auf diese Weise überprüfen die Physiker nämlich regelmäßig, ob alle Instrumentenkomponenten und Datenanalyse­mechanismen wie gewünscht funktionieren. Doch nach eingehender Untersuchung war klar: Das Signal GW 150914 erreichte uns tatsächlich aus einer fernen Galaxie. Vor mehr als einer Milliarde Jahren waren dort zwei Schwarze Löcher ineinandergestürzt und miteinander verschmolzen.

Gravitationswellen entstehen, so sagt es die allgemeine Relativitätstheorie voraus, wenn sich Materie beschleunigt bewegt. Der Effekt ist umso stärker, je massereicher und kompakter die Objek­te sind und je schneller sie sich bewegen. So versetzen etwa Supernova-Explosionen, zwei miteinander verschmelzende Neutronensterne oder eben Schwarze Löcher die Raumzeit in Schwingung. Dennoch sind auch Gravitationswellen, wie sie von solchen turbulenten Ereignissen zu erwarten sind, extrem schwach – eine Herausforderung für die Messtechnik! ...

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  • Quellen

Abbott, B. P. et al.: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. In: Physical Review Letters 116, 2016