Gravitationswellen: Forscher bauen Millionen Kilometer großen Detektor

Ein Projekt zum Bau des wohl beeindruckendsten Messgerätes der Mensch­heit hat jetzt grünes Licht bekommen: Forscher der NASA und der ESA wollen gemeinsam einen riesigen Gravitationswellen-Detektor im Weltraum errichten.

2,6 Millionen Kilometer Messstrecke

Die irdischen Instrumente dieser Art haben die wohl beeindruckendsten Messungen der Geschichte hinbekommen. Grob gesagt funktionieren sie so, dass zwei Laserstrahlen, die aus unterschiedlichen Richtungen kommen, so übereinandergelegt werden, dass sich ihre Wellen gegenseitig auslöschen. Sorgt nun eine durchlaufende Gravitationswelle dafür, dass sich der Raum auf der Messstrecke um winzige Bruchteile eines Millimeters verzerrt, passt die Überlagerung nicht mehr exakt, das Laserlicht wird sichtbar und zeigt so den Effekt an.

Um zukünftig noch genauer und ungestörter messen zu können, beabsichtigen Wissenschaftler ein solches System im freien Weltraum aufzubauen. Das Laser Interferometer Space Antenna (LISA) soll nach den bisherigen Planungen in den 2030er-Jahren ins All starten. Es besteht dann aus drei separaten Raumfahrzeugen, die über eine größere Entfernung in exakten Abständen zueinander platziert werden sollen und so ebenfalls zwei Winkelachsen aufspannen. So soll LISA in etwa aussehen Die drei LISA-Raumsonden werden der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne folgen und dabei ein gleichseitiges Dreieck im Weltraum bilden. Jede Seite dieses Dreiecks wird eine Länge von 2,6 Millionen Kilometern haben. Die drei Eckpunkte werden ebenfalls mit Lasern verbunden, die ihre Wellenlängen verändern, wenn Gravitationswellen über sie hinweggehen.

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"LISA ist ein Unterfangen, das noch nie zuvor versucht wurde", sagte die leitende Wissenschaftlerin des Projekts, Nora Lützgendorf. "Mithilfe von Laserstrahlen über Entfernungen von mehreren Kilometern können bodengestützte Instrumente Gravitationswellen aufspüren, die von Ereignissen mit sterngroßen Objekten stammen - wie Supernova-Explosionen oder der Verschmelzung von hyperdichten Sternen und stellarmassenreichen Schwarzen Löchern. Um die Grenzen der Gravitationsforschung zu erweitern, müssen wir in den Weltraum gehen."

Gravitationswellen wurden erstmals von Albert Einstein vorhergesagt. Demnach sollte jede Bewegung eines Körpers mit einer Masse ebenso Wellen in der Raumzeit auslösen, wie es ein Objekt auf einer Wasserfläche tut. Einstein kam in seinen Berechnungen allerdings noch zu dem Ergebnis, dass selbst Gravitationswellen, die von den massereichsten Objekten verursacht werden, viel zu schwach sein dürften, als das man sie jemals messen könnte. Die enormen Fortschritte der experimentellen Physik und der Technologie machten dann aber genau das rund hundert Jahre nach Einsteins Vorhersagen möglich.


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