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Designstudie des Einstein-Teleskops

Der Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation

Einstein-Teleskop

Das Einstein-Teleskop (ET) ist ein Designkonzept für einen Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation, der rund 10-mal empfindlicher als die heutigen Instrumente sein wird.

Das Konzept für das Einstein-Teleskop (ET) basiert wie die ersten beiden Generationen von Gravitationswellen-Detektoren auf der Messung winziger Längenänderungen in den Armen des Detektors. Deren relative Längenänderungen sind deutlich kleiner als der Durchmesser eines Atomkerns und werden durch Gravitationswellen hervorgerufen, die den Detektor durchlaufen. Laserstrahlen, die die Armstrecken durchlaufen, registrieren das periodische Dehnen und Stauchen in Interferenzmustern des zentralen Photodetektors.

Die erste Generation dieser interferometrischen Detektoren (GEO600LIGOVirgo und TAMA) wurde vor einigen Jahren gebaut; sie demonstrieren erfolgreich das Funktionsprinzip und lieferten obere Messgrenzen für die Gravitationswellen-Abstrahlung verschiedener Quellen. Die nächste Generation (Advanced LIGO und Advanced Virgo), die bis 2015 ausgebaut wurden, haben die erste direkte Messung von Gravitationswellen erzielt. Das Signal war das von einem Paar verschmelzender schwarzer Löcher. Diese Entdeckung läutete das neue Feld der Gravitationswellen-Astronomie ein. Dennoch sind diese Detektoren nicht empfindlich genug für sehr genaue astronomische Untersuchungen der astrophysikalischen Quellen.

Ein "Multi-Detektor"

Ziel der Strategie des ET-Projekts ist der Bau eines Gravitationswellen-Observatoriums, das die Beschränkungen heutiger Detektoren überwindet, indem mehr als ein Detektor am gleichen Ort errichtet wird. ET wird aus drei ineinander verschachtelten Detektoren bestehen, von denen jeder aus zwei Interferometern mit 10 Kilometer langen Armen besteht. Eines dieser Interferometer wird Gravitationswellen niedriger Frequenz (2 bis 40 Hertz) messen, während das andere auf Gravitationswellen höherer Frequenz abgestimmt ist. Der Entwurf dieser Konfiguration ist leicht erweiterbar: Durch den Einbau weiterer Ausbaustufen oder den Ersatz bestimmter Komponenten lassen sich zukünftige Entwicklungen in der Detektortechnologie schnell am Instrument umsetzen und verschiedene wissenschaftliche Ziele können berücksichtigt werden

 
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