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Apl. Prof. Dr. Gerhard Heinzel
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Die relative Abstandsänderung zwischen zwei freifallenden Körpern, die von einer vorbeilaufenden Gravitationswelle hervorgerufen wird, ist extrem klein. Ursache dafür ist die außergewöhnliche Steifheit der Raumzeit. Gravitationswellen eines typischen Doppelsternsystems aus zwei weißen Zwergen in einer Distanz von 50 Parsek erzeugen eine periodische Änderung von nur 10-10 m im Abstand der beiden LISA-Testmassen.

Ein Laserinterferometer ist ein geeignetes Instrument um diese winzigen Längenänderungen in einem breiten Band niedriger Frequenzen zu messen. Dazu sind möglichst lange Interferometer-Arme und lange Beobachtungszeiten notwendig, die Hauptgründe für einen Detektor im Weltraum.

Daher kann man sich LISA-ähnliche Detektoren wie ein Michelson-Interferometer im Weltall vorstellen. Dessen große Armlänge ermöglicht die Beobachtung einer Vielzahl von interessanten astrophysikalischen Quellen von Gravitationswellen.

LISA-ähnliche Missionen umfassen

  • drei Satelliten
  • Laserinterferometrie zum Gravitationswellen-Nachweis
  • Millionen Kilometer Armlänge
  • frei fallender Betrieb

Geschichte der LISA-Mission

Die ersten Studien für ein Gravitationswellen-Observatorium im All können auf Aktivitäten des Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) in den 1980er Jahren zurück geführt werden. Sie führten zur ersten vollständigen Beschreibung einer Mission aus drei frei fallenden Satelliten in einer Sonnenumlaufbahn, damals Laser Antenna for Gravitational-radiation Observation in Space (LAGOS) genannt. In den frühen 1990er Jahren wurde LISA als Projekt der ESA vorgeschlagen. Zu dieser Zeit bestand LISA aus sechs Satelliten, wies aber schon die wesentlichen Elemente der heutigen LISA auf: Interferometrische Messung der Abstände, lange Grundlinien (damals 5 Millionen Kilometer), frei fallende Satelliten mit Trägheitssensoren und den um einander rotierenden Bahnen. Die Anzahl der Satelliten wurde in einer Reihe von Kosteneinsparungen zwischen 1996 und 1997 auf die heutigen drei reduziert.

2001 wurde LISA Teil des „Beyond Einstein“-Programms der NASA als eines der großen Observatorien. Im Jahr 2003 wurde LISA in einer ersten Serie von US-Begutachtungen auf technologische Reife untersucht. Diese ergaben, dass LISA als die Mission mit der höchsten Reife im „Beyond Einstein“-Programm der NASA identifiziert wurde.

Als die ESA das „Cosmic Vision 2015-2025“-Programm im Jahre 2005 formulierte und die Bewertungsphase 2007 begann, wurde LISA schon früh als einer der möglichen Kandidaten für den L1-Start identifiziert. Im Frühjahr 2011 schlug man LISA dem Beratungsausschuß der ESA als offiziellen Kandidat für den L1-Start vor. Kurz darauf wurde entschieden, daß als Antwort auf das sich entwickelnde  Programm der USA alle L-Missionen einer Neugestaltung unter der Voraussetzung einer ESA-geführten Mission unterzogen werden sollten.

LISA: neuformuliertes Projekt

LISA ist ein Weltraumprojekt mit dem Ziel, Gravitationswellen über einen breiten Bereich kleiner Frequenzen zu messen, von 0,1 mHz bis 1 Hz. Dies ist ein Frequenzband in dem das Universum viele verschiedene starke Quellen von Gravitationswellen enthält. LISA misst Signale aus einem breiten Bereich von Quellen, die von Interesse für die Astrophysik Schwarzer Löcher und die Bildung von Galaxien sind, ebenso für Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Kosmologie: Verschmelzung massereicher Schwarzer Löcher in beliebigen Entfernungen; massereiche Schwarze Löcher, die kleinere kompakte Objekte verschlucken; bereits bekannte Binärsysteme und Überbleibsel von Sternen; Teile bekannter Ansammlungen weit entfernter Binärsysteme; und mögliche andere Quellen, die bis heute unbekannt sind, z.B. das Echo des Urknalls aus der Inflationsphase des Universums.

 
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