Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Gravitationswellen: Am Puls der Raumzeit

Drei Jahre nach dem ersten Nachweis der Raumzeitschwingungen haben sich Wissenschaftler ehrgeizige Ziele gesetzt: Sie wollen das Innere von Neutronen­sternen entschlüsseln und die Expansion des Weltalls vermessen – und besser als bisher das Wesen Schwarzer Löcher verstehen.
Simulation von Gravitationswellen

Mitte der 1980er Jahre fand der US-amerikanische Physiker Bernard Schutz eine neue Lösung für eines der ältesten Probleme der Astronomie: Wie misst man die Entfernung eines Himmelsobjekts von der Erde? Seit Generationen verwenden Forscher die Helligkeit von Sternen als kosmisches Metermaß. Doch das bringt zahlreiche Komplikationen mit sich. So können nahe und schwach leuchtende Sterne vortäuschen, sie seien weit entfernt und deutlich heller.

Gravitationswellen wären eine bessere kosmische Messlatte, erkannte Schutz, der an der Car­diff University in Großbritannien forscht. Diese Schwingungen der Raumzeit waren damals nicht mehr als eine Vorhersage von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Sie entstehen, wenn massereiche Objekte, beispielsweise Schwarze Löcher, schnell beschleunigt werden. Schutz erkannte: Sollte ein Detektor die Wellen eines Tages auffangen, dann ließe sich leicht ausrechnen, wie stark das Signal bei der Aussendung war und welche Strecke es bis zur Erde zurückgelegt hat. Mit Gravitationswellen müsste sich also sehr genau die Expansion des Kosmos vermessen lassen ...

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Von der Entropie zur Quantengravitation

Die Verbindung von Schwerkraft und Quanten ist ein zentrales Rätsel der Physik. Die Informationstheorie liefert Antworten – und vielleicht den Schlüssel zur Quantengravitation. Außerdem: Eine Revolution des Bauens? Carbonbeton benötigt im Vergleich zu Stahlbeton nur einen Bruchteil des Materials.

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

  • Quellen

Farr, W. et al.: Distinguishing Spin-Aligned and Isotropic Black Hole Populations with Gravitational Waves. In: Nature 548, S. 426–429, 2017

Schutz, B. F.: Determining the Hubble Constant from Gravitational Wave Observations. In: Nature 323,S. 310–311, 1986

Smartt, S. J. et al.: A Kilonova as the Electromagnetic Counterpart to a Gravitational-Wave Source. In: Nature 551, S. 75–79, 2017

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.