Wissenschaft im Trend: Ein Jahrhundert nach Einsteins allgemeinen Relativitätstheorie weisen Wissenschaftler endlich Gravitationswellen nach
Diese Entdeckung ist der krönende Abschluss jahrzehntelanger Forschung, und die verwendeten Instrumente – die Interferometer – wurden in 25 Jahre langer Arbeit perfektioniert. Diese waren abschließend empfindlich genug, um eine Längenänderung in einem Verhältnis zu messen, das der Strecke zu unserem 4 Lichtjahre entfernten Nachbarstern im Vergleich zur Dicke eines menschlichen Haares entspricht. Die gemessenen Gravitationswellen entstanden, als zwei Schwarze Löcher miteinander kollidierten, und wurden von den hochmodernen Interferometern des „Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory“ (LIGO) in den US-Bundesstaaten Washington und Louisiana erfasst. Die beiden Schwarzen Löcher befanden sich in etwa 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung und hatten eine Masse vom 29- bzw. 36-Fachen unserer Sonne. Aus den vom LIGO gemessenen Signalen wird erkennbar, wie die Kollision ablief. Zu Beginn des Signals waren die Schwarzen Löcher dazu übergegangen, einander 30 Mal in der Sekunde zu umkreisen. Am Ende des 20 Millisekunden langen Datenschnipsels hatten sie bereits auf 250 Umkreisungen pro Sekunde beschleunigt, bis sie eine Sekunde später schließlich zusammenstießen und fusionierten. Die Kollision der beiden Schwarzen Löcher führte zu einem gewaltigen Sturm im Gefüge der Raumzeit, der abwechselnd schneller und langsamer wurde und so eine Raumkrümmung verursachte. Die LIGO Collaboration, die ihre Entdeckung in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlichte, verfügt über Einrichtungen auf der ganzen Welt, etwa in Großbritannien, Deutschland und den USA. Viel Vorarbeit für die Interferometer in Washington und Louisiana wurde mit dem kleineren Interferometer GEO600 in der Nähe von Hannover geleistet. Auf der Pressekonferenz, mit der die Entdeckung verkündet wurde, verglich LIGO-Leiter David Reitze diesen wissenschaftlichen Durchbruch mit den Mondlandungen der 1960er Jahre. Auf Einsteins Vermächtnis aufbauen „Mit dieser atemberaubenden Beobachtung werden in der Physik gleich drei Meilensteine gesetzt“, erklärte Prof. Alberto Vecchio von der Universität Birmingham, einer der LIGO-Forscher. „Die direkte Messung von Gravitationswellen, die erste Messung eines doppelten Schwarzen Lochs und der bis heute überzeugendste Beweis dafür, dass Schwarze Löcher tatsächlich den in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagten Objekten entsprechen.“ Laut Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie verursacht jede beschleunigte Masse Schwingungen im Gefüge von Raum und Zeit. Dieser Effekt ist jedoch sehr schwach, und nur sehr große Objekte, etwa explodierende Sterne, krümmen ihre Umgebung in nennenswertem Maß. Nun könnten Astronomen dank der Entdeckung der LIGO-Wissenschaftler einige der größten Rätsel der Physik lösen und etwa an der großen vereinheitlichten Theorie arbeiten, welche die Quantentheorie mit der Gravitation verbindet. Derzeit wird der Kosmos im großen Maßstab von der allgemeinen Relativitätstheorie gut beschrieben, doch wenn es um die kleinstmöglichen Wechselwirkungen geht, orientieren sich Wissenschaftler an der Quantenphysik. Da nun Orte des Universums untersucht werden können, an denen extreme Gravitationskräfte wirken, z. B. Schwarze Löcher, können sich Astronomen mit diesen Fragen mit einem neuen, vollständigeren Ansatz befassen. Neue Pionierforschung Dies könnte sich enorm auf zukünftige Forschungsarbeit auswirken. Durch den Nachweis von Gravitationswellen können Astronomen nun endlich das „dunkle“ Universum erkunden – den Großteil des Kosmos, der nicht mit den heute verwendeten optischen Teleskopen untersucht werden kann. Auch werden Astronomen viel tiefer in das Universum „blicken“ können – und folglich auch weiter in die Vergangenheit – wodurch sie letztendlich den genauen Zeitpunkt des Urknalls ermitteln könnten. Berühmte Wissenschaftler aus der ganzen Welt, darunter Professor Stephen Hawking von der Universität Cambridge, drückten aus, dass sie diese Entdeckung für einen Wendepunkt in der Geschichte der Wissenschaft halten. Ein solch monumentaler Durchbruch wirft sofort eine wichtige Frage auf, die nun sowohl in wissenschaftlichen Kreisen als auch in den Medien gestellt wird: Werden die überglücklichen LIGO-Wissenschaftler mit dem Nobelpreis ausgezeichnet?
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Deutschland, Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten