100 Jahre nach Einstein Forscher beobachten erstmals Gravitationswellen

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Die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher erbrachte den Nachweis: Erstmals haben Wissenschaftler das Vorhandensein von Gravitationswellen im Universum belegt.

Forscher des LIGO-Observatoriums (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) in den USA haben erstmals direkt Signale von Gravitationswellen gemessen. Gravitationswellen sind Kräuselungen in der Raumzeit, die Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie bereits vor 100 Jahren vorhergesagt hatte. Bis vor Kurzem konnten diese Wellen noch nicht direkt beobachtet werden – bis zum 14. September 2015.

An diesem Tag registrierten die beiden LIGO-Detektoren in Livingston im US-Bundesstaat Louisiana und in Hanford im Bundesstaat Washington ein Signal, das von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher ausging. Interessanterweise war es zu diesem Zeitpunkt in den USA noch früher Morgen. Deshalb waren es zwei Forscher aus Hannover, die als erste das entscheidende Signal entdeckten.

Die beiden Schwarzen Löcher befanden sich in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren zur Erde. Das eine wies 36 und das andere 29 Sonnenmassen auf. Das daraus entstandene Schwarze Loch misst ungefähr 62 Sonnenmassen, der Rest wurde in Sekundenbruchteilen in Gravitationswellen umgewandelt.

Dieses Signal fingen die beiden LIGO-Detektoren über einen Zeitraum von 0,2 Sekunden auf. Die enthusiastische Reaktion des Wissenschaftlers Dr. Harald Lück, Forschungsgruppenleiter am Albert-Einstein-Institut Hannover: „Zum ersten Mal haben wir den Klang des Weltalls gehört! Unglaublich, dass dieses Signal, das nur klingt wie ein kurzer Schluckauf, von dem gewaltigsten Ereignis produziert wurde, was Menschen je beobachtet haben - für den Bruchteil einer Sekunde kraftvoller als das ganze Universum zusammen.“

Zu der Entdeckung haben deutsche Forscherinnen und Forscher maßgeblich beigetragen. Die beiden Detektoren besitzen Hochleistungs-Laser, die vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und der Leibniz-Universität Hannover zusammen mit dem Laser-Zentrum Hannover entwickelt und am deutsch-britischen Gravitationswellendetektor GEO600 bei Hannover erstmals getestet wurden.

Zudem steuert das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik effiziente Methoden für die Datenanalyse und die Signalmodellierung bei. In der Astrophysik arbeiten Experimentalisten und Theoretiker eng zusammen. Um diese Gemeinschaftsarbeit zu stärken, hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) von 2002 bis 2014 einen Zusammenschluss aus mehreren Universitäts- und Max-Planck-Instituten im Sonderforschungsbereich „Gravitationswellenastronomie“ gefördert.

Dr. Hartmut Grote, Forschungsgruppenleiter am Albert-Einstein-Institut in Hannover, kommentierte die Entdeckung mit folgenden Worten: „Ein wirklicher Meilenstein der Messtechnik, an dem wir Jahrzehnte gearbeitet haben! Ich bin sehr beeindruckt von der Vorstellung, dass eine Krümmung der Raumzeit als Welle durch das Weltall läuft, und uns, wie in diesem Fall, Signale von Schwarzen Löchern bringt.“

„Diese Entdeckung öffnet ein neues Fenster zum Universum, das uns den Blick bis zurück zum Urknall erlaubt. Das ist eine Jahrhundertentdeckung und ein grandioser Erfolg für die Grundlagenforschung. Deutsche Forschungsgruppen haben zu dieser Entdeckung maßgeblich beigetragen – das zeigt die herausragende Position Deutschlands als Wissenschaftsstandort“, sagte Bundesforschungsministerin Johanna Wanka anläßlich der LIGO-Pressekonferenz, die parallel in Washington und Hannover stattfand.

Messtechnik und Astronomie

So funktioniert ein Gravitationswellen-Detektor

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