Astrophysik: US-Forscher erbringen Beweis für die Existenz von Gravitationswellen

Ein Team von US-Forschern hat mittels eines Experiments den Beweis für die Existenz der von Einstein als Hypothese theoretisierten Gravitationswellen erbracht.

Corina Cristea, 11.03.2016, 17:33

Vor 100 Jahren sprach Albert Einstein über Perturbationen des Raums und der Zeit, die durch die Bewegung von Himmelskörpern mit einer riesigen Masse verursacht werden. Er rief die Hypothese ins Leben, laut der es im Universum Gravitationswellen gebe, die dieses von einem Ende zum anderen durchqueren. Die Theorie des bekannten Physikwissenschaftlers konnte bis vor kurzem nicht von der Wissenschaft bewiesen werden. Neulich kündigte aber ein Team amerikanischer Wissenschaftler an, es habe Gravitationswellen direkt erkannt. Diese haben eine Struktur, die jener des Lichts ähnelt. Es handelt sich um Strahlen elektromagnetischer Art. Deren Schwingungen sind allerding der Raum und die Zeit, so wie wir diese kennen. Wir können folgenden Vergleich machen: Wenn wir elektrisch geladene Teilchen in Bewegung setzen, erzielen wir Licht. Wenn wir aber ganze Materiemassen in Bewegung setzen, erzielen wir Gravitationswellen“, erklärte der NASA-Physiker Ira Thorpe. Die direkte Erkennung erfolgt nach einem gewaltigen kosmischen Ereignis: Zwei schwarze Löcher, eines 35mal, das andere 30mal grö‎ßer als die Sonne, sind eine Milliarde Lichtjahren von uns entfernt fusioniert. In den letzten Augenblicken haben sich diese dutzende Male pro Sekunde umeinander gedreht. Jedes davon hatte die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit, als sie aufeinander geprallt sind, erklärte die Astrophysiker. Der Wissenschaftsjournalist Alexandru Mironov erläutert für uns:

Das ist ein epochales Ereignis. Es ist ein Augenblick in der Geschichte, der der Entdeckung des Higgs-Bosons gleicht, des Teilchens, das jedem Stoff Masse verleiht. Jeder wei‎ß, dass, wenn man einen Ball in die Luft wirft, der Ball wieder auf den Boden fällt. Wir haben bereits gelernt, dass sich der Mond um die Erde dreht, die Erde um die Sonne. Das alles bedeutet Anziehungskraft. ›Wie wirkt sich diese aus?‹ war aber die Frage. Wahrscheinlich durch Gravitationswellen, wahrscheinlich gibt es einige Teilchen. Genauso wie Licht aus Photonen — aus kleinen Lichtteilchen — besteht, gibt es wahrscheinlich auch etwas, das Graviton hei‎ßt, vermuteten Forscher, und dieses etwas werden wir ‚schnappen‘ und ‚aufdecken‘. Dafür hat man spezielle Anlagen gebaut, Laser-Interferometer, bezeichnet als LIGO, die praktisch zwei senkrecht aufeinander fallende Laserstrahlen darstellen, geeicht und kalibriert, sodass sie von nichts bewegt werden. Diese Strahlen warten, sie sind eine Falle für Gravitationswellen, die irgendwo möglich zum Vorschein kommen werden. Das ist in Milliarden Lichtjahren Entfernung von uns auch passiert. Es ist eine derma‎ßen gro‎ße Materie- und Energiekonzentration entstanden, dass die Textur des Universums gerüttelt wurde. Die Bewegung, dieses Erdbeben der Gravitationswellen hat auch uns erreicht.“

Nach der Entdeckung des Gottesteilchens“ vor einigen Jahren stuft die Wissenschaft die experimentale Entdeckung von jetzt als au‎ßergewöhnliche Errungenschaft ein. Die Wissenschaftler haben das erkannte Signal in Radiowelle umgewandelt und konnten somit das Geräusch zweier schwarzer Löcher hören, die gegeneinander geprallt sind. Aus Washington erhielten wir kurze Zeit danach einen Beitrag von unserer Radio-Rumänien-Korrespondentin Doina Saiciuc:

Die Entdeckung der Gravitationswellen eröffnet einen neuen Weg für die Beobachtung des Universums. Es ist so, als würde man einen Stummfilm in einen Film mit Ton umwandeln, denn diese Wellen sind der Ton des Universums. ‚Bis zu diesem Moment haben wir auf den Himmel geblickt, doch wir konnten seine Musik nicht hören‘ — sagte Astrophysiker Szabolcs Marka von der Columbia-Universität in New York, eines der Mitglieder des Teams, das die Entdeckung machte. Der Himmel werde nicht mehr derselbe sein — meinte er noch. Am 14. September 2015, um 5:51 Uhr Ortszeit, haben die Laser-Sensoren des Interferometers Gravitational Wave Observatory — LIGO in Livingston, Bundesstaat Louisiana, und Handford, Bundesstaat Washington, die in die Raum-Zeit-Struktur entstandenen Strahlen gemessen — die Gravitationswellen. Diese wurden von einem im Universum entfernten kataklystischen Ereignis verursacht und haben die Erdkugel erreicht. Jahrzehntelange Forschungen tausender Forscher auf der ganzen Welt haben mithilfe von LIGO der National Science Foundation in den USA durch diese Entdeckung ihren Höhepunkt erreicht.“

In Bukarest erinnert Alexandru Mironov, dass Einstein den Augenblick vorausgesagt hat, wenn die Entwicklung der Physik es ermöglichen wird und man Gravitationswellen praktisch antasten“ kann.

Ich denke, dass man erneut über einen riesigen Schritt sprechen kann, den dieser Zweifü‎ßer mit riesiger Zukunftsperspektive, Homo Sapiens, macht. Auf einmal befinden wir uns in der Welterforschung ganz woanders. Das Gehirn ist fähig, die Art und Weise zu verstehen, wie dieses Werk des Universums tickt. Die Gravitationswellen sind der Schlüssel der Ereignisse in der Physik des Universums.“

Was wir von dieser Entdeckung erwarten? Wir warten auf den Augenblick, in dem die Ingenieure hinter den Physikern auftauchen, genauso wie es mit der Quantenmechanik passiert ist. Diese sollen die Entdeckungen auf dem Feld der Gravitationswellen ausnutzen, in dem sie z.B. ein Gravitationsteleskop bauen. Dieses könnte fähig sein, Ereignisse abzulesen, die in der Materie und der Energie des Kosmos in jeglicher Entfernung, an jeglichem Zeitpunkt dieser 13,8 Milliarden Lichtjahre passieren, wie viel unser Haus, das Universum, umfasst“, ergänzt Alexandru Mironov.