Der schwingende Kosmos#
"Science" kürt den Nachweis von Gravitationswellen zum wissenschaftlichen Durchbruch des Jahres 2016.#
Von der Wiener Zeitung (Freitag, 23. Dezember 2016) freundlicherweise zur Verfügung gestellt.
Foto: dpa/Hanschke
Wien. (gral) Der Nachweis von Gravitationswellen überraschte die Welt der Wissenschaft im zu Ende gehenden Jahr 2016. Das Ereignis bewahrheitete nicht nur eine Vorhersage, die Albert Einstein vor 100 Jahren getätigt hatte, sondern krönte auch die 40-jährige Suche nach diesen Wellen in der Raumzeit. Forscher sehen diese Entdeckung als Geburt eines neuen Wissenschaftsfeldes - der Gravitationswellenastronomie. Völlig zu Recht hat das renommierte Fachmagazin "Science" dieses Ereignis daher zum wissenschaftlichen Durchbruch des Jahres 2016 gekürt.
Gravitationswellen kann man nicht mit bloßem Auge sehen, auch ihre Quellen senden oft kein Licht aus. Sie sind eine der spektakulärsten Vorhersagen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie und entstehen stets dann, wenn Massen beschleunigt werden. Gravitationswellen bringen die Raumzeit selbst zum Schwingen und sind umso stärker, je größer die beschleunigte Masse ist. Gemessen wurden die Wellen, die aus der Kollision zweier schwarzer Löcher in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde, mit dem besonders hochempfindlichen Ligo-Observatorium in den USA.
Zähmerin der Wellen#
Das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (Ligo) besteht aus zwei Anlagen in Hanford (Washington) und Livingston (Louisiana). Beide haben zwei jeweils vier Kilometer lange Röhren, die rechtwinkelig auf dem Boden liegen. Über ein eigenes Lasersystem lässt sich die Länge dieser beiden Arme extrem genau überwachen. Läuft eine Gravitationswelle durch die Anlage, staucht und streckt sie die Arme unterschiedlich stark. So hatten die Wissenschafter die ersten Wellen dieser Art am 14. September 2015 registriert, deren Nachweis nach gründlichen Analysen allerdings erst im Februar 2016 der Weltöffentlichkeit präsentiert worden war.
Beim Nachweis der lang gesuchten Gravitationswellen hat eine Forscherin eine ganz besonders wichtige Rolle gespielt - Gabriela Gonzalez. Als Physikerin und Sprecherin am Ligo gelang es ihr nämlich, erste Anzeichen für diese bahnbrechende Entdeckung fast ein halbes Jahr lang unter Verschluss zu halten, bis die Funde letztlich glasklar bestätigt waren. Dazu musste sie mehr als 1000 Forscher weltweit koordinieren. Vom Fachblatt "Nature" wurde sie deshalb jüngst als "Zähmerin der Gravitationswellen" zu den wichtigsten Forschern des Jahres 2016 gekürt.
Weitere Nachweise#
Der Kosmos schwingt weiter im Takt explodierender Sterne und verschmelzender Schwarzer Löcher. Und so hatten Wissenschafter schon im Dezember 2015 zum zweiten Mal das Gravitationswellen-Echo eines solch spektakulären Ereignisses aufgefangen - dieses Mal in einer Entfernung von 1,4 Millionen Lichtjahren zur Erde. Im Gegensatz zum ersten Nachweis konnten die Forscher dabei allerdings nicht nur die letzten vier Umdrehungen der verschmelzenden Schwarzen Löcher beobachten, sondern zuschauen, wie beide sich 27 Mal umkreisten, bevor sie sich vereinigten. In Folge wurde auch noch ein drittes, deutlich schwächeres Signal am Ligo-Observatorium gemessen.
Die Wissenschafter hoffen, eines Tages den Zusammenschluss Schwarzer Löcher noch besser beobachten zu können. Andere Instrumente werden diese Jagd bald unterstützen. 2017 soll der italienisch-französische Virgo-Detektor die beiden Ligo-Antennen ergänzen. Damit soll sich die Position der Gravitationswellen-Quellen am Himmel erstmals über eine Methode der optischen Abstandsmessung - die Triangulation - bestimmen lassen, sodass eine genauere Ortsbestimmung möglich wird.
Die Wellen scheinen im Übrigen viel schneller zu entstehen als bisher gedacht, wie ein internationales Forscherteam erst im vergangenen Herbst bekannt gegeben hat. Demnach hätten Computersimulationen gezeigt, dass zwischen der Kollision und der Entstehung von Gravitationswellen "gerade mal" zehn Millionen Jahre vergehen. Das ist immerhin etwa hundert Mal schneller, als man bisher dachte, schrieb die Uni Zürich damals im "Astrophysical Journal".
Zu spät dran#
Insbesondere diese Wellen wollen Forschende ab dem Jahr 2034 mit einem hochmodernen Observatorium auch im All erforschen - mit "eLisa", der Laser Interferometer Space Antenna. Damit hoffen sie, in die Jugend des Universums hineinlauschen zu können. Derzeit wird die Technik eLisa mit dem Satelliten "Lisa Pathfinder" getestet - bisher mit hervorragenden Ergebnissen, wie es seitens der Wissenschafter heißt.
Die Verkündung dieses Durchbruchs in der Physik mit dem weltweit ersten Nachweis der Gravitationswellen wäre wohl ein klarer Nobelpreis-Kandidat gewesen. Für dieses Jahr waren die US-Forscher allerdings - knapp aber doch - zu spät dran. Denn wer die begehrte Auszeichnung bekommen will, muss seine Erkenntnisse bis Ende Jänner des jeweiligen Jahres veröffentlicht haben. Vielleicht klappt es ja 2017.
Die Entdeckung hat die wissenschaftliche Landschaft in jedem Fall maßgeblich verändert und wird es weiter tun.