Gravitationswellen? Na logisch

Visualisierung der Einsteinschen Annahme durch das NASA Ames Research Center. Bild: Nasa/gemeinfrei

Es musste ja so kommen: Das Ligo-Team hat heute die Entdeckung von Gravitationswellen bestätigt - und damit Einsteins Thesen

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Das war knapp. Kurz vor dem 100. Geburtstag von Einsteins 1918 getroffener Vorhersage der Existenz von Wellen in der Raumzeit haben heute Forscher des aLigo-Teams (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) bestätigt, in ihren Messdaten signifikante Hinweise gefunden zu haben, die dieses Phänomen bestätigen.

Über 80.000 Menschen aus aller Welt sahen live allein auf YouTube zu, wie Ligo-Direktor David Reitze stolz erklärte "We have detected gravitational waves". Als Quelle sehen die Forscher zwei kollidierende Schwarze Löcher, etwa 150 Kilometer groß, mit jeweils etwa 30 Sonnenmassen in 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung, die dabei zu einem neuen Schwarzen Loch verschmolzen.

Die eigentliche Entdeckung erfolgte demnach schon am 14. September vergangenen Jahres. Bis heute haben die Forscher gebraucht, um die Ergebnisse zu bestätigen. Die Herausforderung ist enorm: Die gemessene Längenänderung entspricht etwa einem Tausendstel der Größe eines Protons. Auf die Entfernung zwischen der Sonne und dem nächsten Fixstern (3,25 Lichtjahre) umgerechnet, entspricht dies der Dicke eines menschlichen Haares.

Das Ligo-Instrument (in dieser Form an zwei Orten aufgebaut) funktioniert nach einem simplen Prinzip: Es besitzt zwei jeweils etwa vier Kilometer lange Arme in L-Form, deren Entfernung voneinander mit Laser-Interferometrie gemessen wird. Trifft nun eine Welle der Raumzeit ein, verändert sich der Abstand, weil der Raum kurz schrumpft und sich wieder ausdehnt.

Kann man alle anderen Einflüsse ausschließen, hat Ligo damit den Beweis für eine Gravitationswelle geliefert. Beide Detektoren zeichneten das ominöse Signal demnach fast gleichzeitig auf (Gravitationswellen bewegen sich "nur" mit Lichtgeschwindigkeit, ein gewisser zeitlicher Abstand ist also nötig).

Beeindruckend ist dabei, dass die Forscher aus der simplen Messung nicht nur die Masse der beiden Schwarzen Löcher berechnen konnten, sondern auch die Masse des neuen gebildeten Objekts (62 Sonnenmassen) und damit die Energie der Gravitationswellen (Massen-Äquivalent von drei Sonnenmassen) sowie Quelle (etwa in Richtung der Magellanschen Wolken) und Entfernung (über 1 Milliarde Lichtjahre).

Die kompletten Ergebnisse erscheinen im Fachmagazin Physical Review Letters. Später hoffen die Forscher, mit weiteren Detektoren weltweit auch genauere Koordinaten zu erhalten.