Besser hören mit verteilten Ohren

Ein Observatorium in Japan, Australien oder Indien würde die Wahrscheinlichkeit, Gravitationswellen zu messen, dramatisch erhöhen

Detektoren in den USA, Deutschland und Italien liegen auf der Lauer, um einem von Albert Einsteins letzten Geheimnissen auf die Spur zu kommen: Gravitationswellen. Bisher gelang es nicht, diese Krümmungen der Raumzeit direkt nachzuweisen. Würden die vorhandenen Detektoren jedoch anders über die Erde verteilt, stiegen die Chancen um mehr als das Doppelte. Zu diesem Ergebnis kommt Bernard F. Schutz, Direktor am Golmer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), in einer neuen Studie. Und eine weitere Verbesserung ließe sich mit dem Bau zusätzlicher Gravitationswellen-Observatorien erzielen.

Hintergrundinformationen

Der direkte Nachweis von Einsteins Gravitationswellen gehört nach wie vor zu den wichtigsten offenen Fragen der modernen Wissenschaft. Ihre direkte Beobachtung wird, so hoffen die Wissenschaftler, neben der Untermauerung der Allgemeinen Relativitätstheorie, besonders für extreme Gravitationsfelder im Umfeld Schwarzer Löcher, auch die Ära der Gravitationswellenastronomie einläuten und damit vollkommen neue Einblicke in unser Universum ermöglichen: Erstmals ließe sich dann ein Blick in die ganz frühe „Kinderstube“ des Universums werfen.

Da sich die bisherigen kosmologischen Beobachtungen des Himmels auf das elektromagnetische Spektrum beschränken, erreichen uns Informationen über die Entstehung des Universums erst ab der Periode von rund 380.000 Jahren nach dem Urknall. Weiter zurück liegende Entwicklungsphasen bleiben der Beobachtung bislang verborgen, da vorher Licht und Materie fortwähren miteinander interagierten, und das Universum erst nach diesem Zeitpunkt transparent für elektromagnetische Strahlungen wurde. Die verschiedenen Theorien zum früheren Universum sind somit bislang experimentell nicht bestätigt. Bei einer direkten Messung von Gravitationswellen könnte man vermutlich bis zum ersten Billionstel der ersten Sekunde nach dem Urknall zurückblicken, und damit völlig neue Einblicke in unser Universum erlauben.

Die Gravitationswellen-Forschung ist ein weltweites Anliegen, da vollständige Informationen über viele der Gravitationswellen-Quellen nur mit mehreren gleichzeitig, an weit auseinander liegenden Stellen arbeitenden Messgeräten gewonnen werden können. Daher arbeiten Wissenschaftler weltweit schon lange eng zusammen. Sie teilen technologische Forschungen und Erkenntnisse, theoretische Fortschritte sowie Datenanalysemethoden und –werkzeuge.

Die derzeit aktiven Observatorien:

• GEO600: Das deutsch-britische Observatorium ist in der Nähe von Hannover angesiedelt und wird von Forschern des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein- Institut AEI) und der Leibniz Universität Hannover sowie der britischen Universitäten Glasgow, Cardiff und Birmingham betrieben. Finanziert wird das GEO-Projekt von der Max- Planck-Gesellschaft, dem Land Niedersachsen, der Volkswagenstiftung, sowie dem britischen Science and Technologies Facilities Council (STFC). GEO arbeitet eng mit dem Exzellenzcluster QUEST (Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research) in Hannover zusammen.
  Weitere Informationen: http://www.geo600.de
• Virgo: Französisch-italienisch-niederländisches Projekt mit 3 km langen Laserarmen in Cascina bei Pisa. Dieses Projekt hat sich von Anfang an auch die Messung bei besonders niedrigen Frequenzen zum Ziel gesetzt. Virgo wird von CNRS (Centre national de la recherche scientifique) und INFN (Istituto Nazionale de Fisica Nucleare) finanziert. Weitere Informationen: http://www.virgo.infn.it/
• Bei den US-amerikanischen LIGO-Detektoren handelt es sich um je ein 2-km- und ein 4- km-Instrument in Hanford im Bundesstaat Washington und ein 4-km-Instrument in Livingston im Bundesstaat Louisiana. Das vom California Institute of Technology (CalTech) und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte und betriebene LIGO- Projekt wird von der National Science Foundation (NSF) finanziert.
  Weitere Informationen: http://www.ligo.caltech.edu/