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Vor ziemlich genau zehn Jahren gelang zum ersten Mal der direkte Nachweis von Gravitationswellen – eine Erschütterung der Raumzeit, die Albert Einstein vor rund 90 Jahren vorhergesagt hatte. Das Signal, ein sogenannter „Chirp“, stammte von der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher mit je etwa 30 Sonnenmassen. Dieses Ereignis war nicht nur eine Bestätigung der Relativitätstheorie, sondern auch die Geburtsstunde einer völlig neuen Art, das Universum zu beobachten. Seitdem hat sich das Feld rasant entwickelt: Aus einem einzelnen, überraschenden Fund ist eine Routinebeobachtung geworden, die das Verständnis von Kosmos grundlegend verändert.
Wie Gravitationswellen gemessen werden und warum es so schwierig ist
Gravitationswellen sind im Kern nichts anderes als die Information über eine Veränderung der Massenverteilung im Universum, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Sie verzerren den Raum, indem sie Abstände in einer Richtung stauchen und in der dazu senkrechten Richtung strecken. Diese Verzerrung ist jedoch unglaublich winzig: Die relative Längenänderung beträgt 10⁻²¹. Umgemünzt auf die 4 Kilometer langen Arme der LIGO-Detektoren bedeutet das, dass eine Längenänderung gemessen werden muss, die kleiner ist als ein Millionstel eines Atomkerndurchmessers.
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What you'll learn
- 1 (00:34) **Einleitung und Gesprächsbeginn** - Tim Pritlove begrüßt Günther Hasinger im Deutschen Zentrum für Astrophysik (DZA) in Görlitz zum zehnjährigen Jubiläum der ersten Gravitationswellendetektion.
- 2 (04:12) **Das Deutsche Zentrum für Astrophysik (DZA)** - Vorstellung des neuen Instituts, seiner Entstehung und seiner Rolle in der deutschen Forschungslandschaft.
- 3 (08:24) **Grundlagen: Was sind Gravitationswellen?** - Erklärung des physikalischen Prinzips, der Analogie zur elektromagnetischen Strahlung und der unvorstellbaren Messpräzision.
- 4 (14:44) **Das Messprinzip: Michelson-Interferometer** - Funktionsweise der LIGO-Detektoren und wie aus einer Phasenverschiebung das Signal wird.
- 5 (18:50) **Der Chirp: Signalform und Simulation** - Wie das charakteristische „Zwitschern“ einer Verschmelzung vorhergesagt und gemessen wird.
- 6 (23:04) **Was die Wellenform verrät** - Welche Parameter der verschmelzenden Objekte aus dem Signal extrahiert werden können.
- 7 (24:14) **Das globale Detektornetzwerk** - Überblick über bestehende und geplante bodengebundene Gravitationswellendetektoren.
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Show Notes
Ein Blick auf die Ergebnisse der Forschung zehn Jahre nach dem ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen
Gravitationswellen sind winzige Schwankungen der Raumzeit, ein minimales Zittern in der Ausdehnung des Universums, die sich nur in Bruchteilen des Durchmessers eines einzelnen Atoms abspielt. Ausgelöst durch gigantische Explosionen und Kollisionen supermassiver Elemente des Alls wie Neutronensternen und schwarzen Löchern sind sie Zeugen gewaltiger Ereignisse die im Gegensatz zu Supernovas und galaktischen Verschmelzungen, die sonst kaum oder gar nicht über das elektromagnetische Spektrum wahrnehmbar sind.
Lange wurde an Instrumentarien geforscht um diese Wellen zu delektieren und als vor zehn Jahren die erste direkte und belegbare Messung einer Gravitationswelle durchgeführt wurde war es ein bahnbrechendes Ereignis das wenig überraschend auch bald mit einem Physik-Nobelpreis belohnt wurde. In der letzten Dekade wurden dieses neue Instrument weiter verfeinert und es wurden zahlreichen gemessenen Ereignisse nachgegangen, woraus wiederum viele neue Erkenntnisse über das Universum gewonnen werden konnten.
Dauer:
Aufnahme:
Günther Hasinger |
Ich spreche mit Günther Hasinger, dem Gründer und Leiter des neu gebildeten Zentrum für Astrophysik in Görlitz. Wir sprechen über das Wesen der Gravitationswellen, gemessenen Ereignissen, der Verbesserung der Messtechnik und zukünftigen Projekten, die die heutigen Möglichkeiten so tief ins All zu blicken noch weiter verfeinern werden.
Günther Hasinger war schon in RZ093 in seiner früheren Funktion als Leiter des Europäischen Weltraumastronomiezentrums (ESAC) zum Thema James-Webb-Te
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