Erstmals Gravitationswellen nachgewiesen

Einstein-Theorie belegt: Sensation eröffnet neue Ära der Astronomie

Ein Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik erläutert die Ausbreitung von Gravitationswellen.
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Ein Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik erläutert die Ausbreitung von Gravitationswellen. 
Die Anlage des Ligo-Detektors in Hanford (USA). Foto: "Caltech/MIT/LIGO Laboratory/Archiv
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Die Anlage des Ligo-Detektors in Hanford (USA). 
Der Satellit "Lisa Pathfinder" soll neue Technik für ein in etwa 20 Jahren geplantes großes Weltraumobservatorium testen. Foto: ESA/D. Ducros
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Der Satellit "Lisa Pathfinder" soll neue Technik für ein in etwa 20 Jahren geplantes großes Weltraumobservatorium testen. 
Vor dem Start: Der Satellit "LISA Pathfinder" in einem Reinraum. Foto: Sven Hoppe/Archiv
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Vor dem Start: Der Satellit "LISA Pathfinder" in einem Reinraum. 
Gravitationswellen gehören zu den spektakulärsten Vorhersagen von Albert Einstein. Foto: dpa/Archiv
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Gravitationswellen gehören zu den spektakulärsten Vorhersagen von Albert Einstein.

Washington - Das riecht nach Nobelpreis: Vor 100 Jahren hat Einstein die Gravitationswellen vorausgesagt, jetzt wurden sie erstmals direkt nachgewiesen. Damit öffnet sich ein neues Beobachtungsfenster ins Universum.

Weltraumforscher haben nach eigenen Angaben die von Albert Einstein vor 100 Jahren vorhergesagten Gravitationswellen erstmals direkt nachgewiesen. Die Astrophysiker vom Ligo-Observatorium in den USA präsentierten ihre nobelpreisverdächtige Entdeckung am Donnerstag in Washington. 

Was sind Gravitationswellen?

Bislang zählten Gravitationswellen zu den letzten unbewiesen Bausteinen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, die vor hundert Jahren veröffentlicht wurde. Die winzigen Wellen sind Verzerrungen der Raumzeit und entstehen laut Einstein bei besonders energiereichen Ereignissen im Universum - beispielsweise bei heftigen Sternexplosionen oder durch Schwarze Löcher, die ineinander stürzen. Auf die Existenz der bei solchen kosmischen Katastrophen ausgesendeten Gravitationswellen ließ sich aber bisher nur indirekt schließen - beispielsweise bei der Beobachtung extrem massereicher Neutronensterne und Pulsare.

Warum wurden sie jahrzehntelang nicht entdeckt?

Weil sie unfassbar winzig sind. Der direkte Nachweis von Gravitationswellen ist extrem schwierig, weil sie im allerkleinsten Maßstab den Raum stauchen und dehnen: Nach Angaben der europäischen Weltraumagentur ESA übersteigen Gravitationswellen, die zum Beispiel von zwei einander umkreisenden Schwarzen Löchern erzeugt werden, auf einem Lineal von einer Million Kilometer Länge nicht einmal die Größe eines Atoms. Selbst Einstein glaubte nicht daran, dass die von Gravitationswellen bewirkten winzigen Längenänderungen jemals gemessen werden könnten.

Wie sind ihnen die Forscher dennoch auf die Spur gekommen?

Bei der Suche nach Gravitationswellen setzen die Wissenschaftler seit Jahren gewaltige Anlagen ein, die zu Einsteins Zeiten kaum vorstellbar gewesen wären. Dazu zählen die beiden jeweils vier Kilometer langen Ligo-Detektoren in den USA. Die Anlagen in Hanford (US-Bundesstaat Washington) und Livingstone (Louisiana) arbeiten seit dem vergangenen Herbst mit einer neuen Instrumenten-Generation, die wesentlich empfindlicher ist als ihre Vorgänger. Mit den Laserdetektoren der 3000 Kilometer voneinander entfernten Ligo-Observatorien wurden die Gravitationswellen am 14. September 2015 erfasst.

Von welchem kosmischen Ereignis stammen diese Gravitationswellen?

Von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher vor 1,3 Milliarden Jahren, wie die Forscher mitteilten. Diese Schwarzen Löcher, Überreste des Explosionstodes von Riesensternen, waren demnach 29-mal beziehungsweise 36-mal massereicher als unsere Sonne.

Waren an der Entdeckung auch deutsche Wissenschaftler beteiligt?

Ja. Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) in Hannover und Potsdam, das eng mit dem Institut für Gravitationsphysik der Leibniz-Universität Hannover zusammenarbeitet, leistete entscheidende Beiträge für die neue Generation der Ligo-Observatorien. Bei Hannover betreibt das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik zudem gemeinsam mit Partnern aus Großbritannien den Gravitationswellen-Detektor GEO600. Er ist Teil eines weltweiten Netzwerks von Detektoren, zu denen neben Ligo in den USA auch Anlagen in Italien und Japan zählen.

Was bedeutet der Nachweis von Gravitationswellen für die künftige Wissenschaft?

Die Entdeckung öffnet ein neues Fenster zur "dunklen" Seite des Kosmos - sie markiert den Beginn der Gravitationswellen-Astronomie, die unser Bild vom Universum und seiner Entwicklung seit dem Urknall vervollständigen dürfte. Wissenschaftler vergleichen den Nachweis von Gravitationswellen sogar mit dem Moment, in dem Galileo Galilei vor mehr als 400 Jahren erstmals sein Fernrohr auf den Himmel richtete.

Auf welche neuen Erkenntnisse dürfen die Forscher nun hoffen?

Durch eine direkte Messung von Gravitationswellen können Wissenschaftler die Struktur unserer Galaxie untersuchen, Entstehung, Wachstum und Verschmelzungsprozesse Schwarzer Löcher ergründen und die Vorgänge in den Kernbereichen von Galaxien erkunden. Mit der Möglichkeit, Gravitationswellen aufzuspüren, könnten "fundamentale Phänomene des Kosmos" erforscht werden, erklärte der Nasa-Astrophysiker Tuck Stebbins. Selbst ein Blick auf die erste Millisekunde des Urknalls vor 13,8 Milliarden Jahren sei denkbar.

AFP

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