Der Sound kollidierender Schwarzer Löcher – und wie man ihn aus dem Lärm des Universums herausfiltern kann
Expertentreffen am AEI vom 6. bis 9. Juli 2009.
Der Nachweis von Gravitationswellen
Der direkte Nachweis der von Albert Einstein vorausgesagten Gravitationswellen – winzigen Verzerrungen der Raumzeit – gehört nach wie vor zu den wichtigsten offenen Fragen der modernen Wissenschaft. Ihre direkte Beobachtung wird die Ära der Gravitationswellenastronomie einläuten und vollkommen neue Einblicke in unser Universum ermöglichen. Mit Hilfe von Gravitationswellen wird man beispielsweise zurück bis in die erste Billionstel Sekunde des Universums sehen und viele Rätsel über die Entstehung des Universums lösen können. Bisherigen Beobachtungsmethoden blieben diese Einsichten verwehrt.
Die Beobachtung von Gravitationswellen hat, neben der Untermauerung der Allgemeinen Relativitätstheorie, weit reichende Auswirkungen: Erstmals wird es möglich sein, einen Blick in die „Kinderstube“ des Universums zu werfen. Die bisherigen Beobachtungen des Himmels beschränkten sich nämlich auf das elektromagnetische Spektrum (z.B. Radio- und Röntgenteleskope sowie Beobachtungen sichtbaren Lichtes). Die Informationen, die uns damit über die Entstehung des Universums zugänglich sind, reichen nur bis maximal 380.000 Jahren nach dem Urknall zurück. Weiter zurück liegende Zeiten bleiben der Beobachtung bislang verborgen, da das Universum erst zu diesem Zeitpunkt an transparent für elektromagnetische Strahlungen wurde. Die verschiedenen Theorien zum früheren Universum sind somit bislang experimentell unbestätigt. Die direkte Messung von Gravitationswellen eröffnet hier vollkommen neue Möglichkeiten, da nun vermutlich bis zum ersten Billionstel der ersten Sekunde die dem Urknall gefolgt ist, hineingehört werden kann. Mit der Gravitationswellenastronomie werden wir Zugang zu völlig neuen Wissenschaftsgebieten erhalten.
Status der derzeit laufenden Gravitationswellenobservatorien
Gegenwärtig arbeiten in Europa mehrere Gravitationswellendetektoren der ersten Generation: Das deutsch-britische Observatorium GEO600 wird, finanziert von STFC1, MPG2 sowie dem Land Niedersachsen, vom AEI in der Nähe von Hannover betrieben, das französisch-italienisch-niederländische Virgo-Projekt ist in Cascina bei Pisa angesiedelt. Die Daten dieser Messgeräte werden mit denen der drei amerikanischen LIGO-Interferometer zusammengeführt. Im gesamten Datenpool wird derzeit nach Gravitationswellensignalen aus astrophysikalischen Systemen gesucht.
Im Laufe des nächsten Jahrzehnts werden alle interferometrischen Gravitationswellendetektoren zu Instrumenten der zweiten Generation aufgerüstet. Die Empfindlichkeit von Virgo und LIGO in den tieferen Frequenzen (bis etwa ein Kilohertz) wird durch den Einsatz von Technologien, die unter anderem in Europa entwickelt wurden, etwa verzehnfacht. GEO600 wird insbesondere in der Breitband-Beobachtung von hohen Frequenzen Pionierarbeit leisten, auch hier durch die Entwicklung und den Einsatz neuer Technologien. GEO600 gilt als Think Tank der Gravitationswellenforschung.
