Jahrhundertentdeckung – Nachweis der Gravitationswellen gelungen?

Es ist ja in der Vergangenheit schon vorgekommen, dass der Nachweis der Gravitationswellen gelungen sein sollte. Der Schönheitsfehler war bislang allein die Tatsache, dass es eben doch keine „Raumzeit-Beben“ waren, die die Messgeräte in Schwingung versetzten. Doch dieses Mal, so hat es den Anschein, ist alles ganz anders. Sollte es sich bewahrheiten, dann dürfte der Physik Nobelpreis nicht lange auf sich warten lassen. Der Ligo-Kollaboration ist im vergangenen September die Aufzeichnung eines Signals gelungen, bei dem es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um die Signatur von Gravitationswellen handeln könnte. Jene periodischen Verzerrungen des Raumes also, deren

Existenz Albert Einstein aus seiner Allgemeinen Relativitätstheorie 1916 gefolgert hatte und nach denen man schon seit fast 80 Jahren bisher erfolglos gefahndet hat. Er hatte, beim Lösen der Gleichungen seiner Gravitationstheorie festgestellt, dass alle Massen nicht nur den Raum wie ein Gummituch verformen, sondern auch periodisch verzerren, wenn sie beschleunigt oder abgebremst werden. Die dabei entstehenden Gravitationswellen würden sich mit Lichtgeschwindigkeit im Universum ausbreiten, ähnlich wie Wasserwellen in einem Teich, in den man einen Stein wirft. Einstein, der 1916 im Alter von 36 Jahren dem Zenit seiner wissenschaftlichen Karriere entgegenstrebte, bezweifelte aber, dass man den Effekt jemals werde beobachten können. Denn dieser sei winzig und – wie man heute weiß – deshalb nur bei kollidierenden Schwarzen Löchern oder  Neutronensternen messbar. Von der Existenz dieser kosmischen Objekte konnte Einstein, der seit 1914 am Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin wirkte, noch nichts wissen.

Und tatsächlich, so scheint es, haben die beiden amerikanischen aLigo-Observatorien (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)  in Hanford (Washington) und Livingston (Louisiana) winzige periodische Längenänderungen registriert, die von sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Gravitationswellen ausgelöst worden sein könnten. Die Quelle für die Verzerrungen des Raum-Zeitgefüges sind offenkundig zwei Schwarze Löcher, die in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren miteinander kollidiert und verschmolzen sind.

Seit Jahren sind die irdischen Gravitationswellenantennen Geo600 in Deutschland, Virgo in Italien und Ligo in den Vereinigten Staaten auf Empfang geschaltet, um Signale vom „Raumzeit-Beben“ aus den Tiefen des Weltalls einzufangen. Die Geräte funktionieren nach dem Prinzip des von Michelson und Morley um 1880 entwickelten Interferometers und können Längenänderungen äußerst präzise messen. Ligo ist dabei das empfindlichste System. Es kann noch Längenänderungen feststellen, die einen winzigen Bruchteil eines Protonendurchmessers betragen.

Am 14. September des vergangenen Jahres sind Gravitationswellen über die beiden Ligo-Detektoren hinweg gerauscht und haben deutliche Signale hinterlassen. Die Massen der beiden auslösenden Schwarzen Löcher  betrugen, bevor die Objekte miteinander verschmolzen, etwa die 29fache beziehungsweise 36fache der Masse unserer Sonne. Das Schwarze Loch, das übrig geblieben ist, bringt es auf etwa 62 Sonnenmassen. Bleibt damit eine Differenz von drei Sonnenmassen. Diese ging dem System verloren – in Form von Gravitationswellen. Es ist allerdings noch unklar, in welcher Himmelsregion sich der Tanz der Schwarzen Löcher abgespielt hat, vermutlich aber  in der südlichen Hemisphäre in einer Entfernung von rund 1,3 Milliarden Lichtjahren.

Bericht: https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211