Physik-Nobelpreis Gravitationswellen - es gibt sie doch
Drei Wissenschaftler bekommen den Nobelpreis für Physik. Die US-Amerikaner leisteten einen Beitrag dazu, Gravitationswellen nachzuweisen. Einstein hatte sie vorausgesagt, aber ihre reale Entdeckung bezweifelt.
Es war nur ein extrem schwaches Signal, das am 14. September 2015 auf der Erde ankam. Aber es war stark genug, um eine wahre Revolution in der Astrophysik anzukündigen. Zum allerersten Mal gelang es, Gravitationswellen aus dem Universum bei uns auf der Erde zu beobachten. Dies war der Moment, auf den Astrophysiker auf der ganzen Welt seit mehr als vier Jahrzehnten hingearbeitet hatten.
Der gebürtige Deutsche Rainer Weiss und der US-Amerikaner Kip S. Thorne gelten als Pioniere der Forschungsarbeiten rund um den Gravitationswellennachweis. Barry Barish, ebenfalls aus den USA, war Leiter des Projekts, das schließlich die neue Ära in der Physik einleitete. Nun teilen sich die drei Wissenschaftler den Nobelpreis für Physik.
Wenn Masse beschleunigt
In Lichtgeschwindigkeit bewegen sich die sogenannten Gravitationswellen durch das Universum. Sie entstehen, wenn Masse sich beschleunigt - etwa wie bei einem Eiskunstläufer, der eine Pirouette dreht oder in ungleich größerem Maße, wenn sich zwei schwarze Löcher umeinander drehen. Dann entstehen Kräuselungen in der Raumzeit, die durchs All reisen und seit dem 14. September 2015 vier Mal auf der Erde nachgewiesen werden konnten.
Damit ist den diesjährigen Nobelpreisträgern etwas gelungen, an das Albert Einstein selbst nicht geglaubt hatte. Mit seiner Relativitätstheorie hatte er die Verzerrungen in der Raumzeit beschrieben, die man sich so ähnlich vorstellen kann, wie die Wellen in einer Pfütze, die durch einen hineinfallenden Stein verursacht werden. Für Einstein blieben es jedoch reine Formeln. Gravitationswellen zu messen - dieser Nachweis sollte erst ein Jahrhundert später gelingen.
Hier hielt Einstein seine Gedanken zu den Gravitationswellen fest.
Ein neues Werkzeug zur Beobachtung des Universums
Drei Wissenschaftler bekommen den begehrten Nobelpreis, doch in Wahrheit ist der Nachweis der Gravitationswellen ein Gemeinschaftsprojekt von mehr als tausend Wissenschaftlern aus mehr als zwanzig Ländern. Maßgeblich beteiligt waren auch Forscher der Leibniz Universität Hannover und das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover und Potsdam.
Gemeinsam haben sie ein neues Sinnesorgan fürs Weltall erschaffen, jenseits von sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung oder Radiowellen. Gemeint ist das LIGO-Projekt mit seinen beiden gigantischen Detektoren in den US-Bundesstaaten Louisiana und Washington.
Das LIGO-Observatorium bei Livingston, Louisiana (Archivbild)
Die LIGO-Detektoren arbeiten mit Laserinterferometrie. Dabei handelt es sich um zwei um 90 Grad versetzte Röhren, durch die zwei Laser gehen und an deren Ende Spiegel sind. Kommt nun eine Gravitationswelle an, müsste sich der Abstand von Laser und Spiegel für einen kurzen Augenblick verändern.
So geschehen im September 2015 mit dem Ereignis GW 150914. Gegen 11.51 Uhr bemerkte es der junge Physiker Marco Drago am Max-Planck Institut für Gravitationsphysik in Hannover zuerst. Die spätere Auswertung der Daten ergab: 1,3 Milliarden Jahre hat die Reise der Gravitationswellen gedauert, die durch eine Kollision zweier sehr großer schwarzer Löcher entstanden waren.
Auf der Jagd nach den dunklen Geheimnissen des Alls
Mit LIGO ist möglicherweise das empfindsamste Instrument entwickelt worden, das je von Menschen geschaffen wurde. Nach dem ersten Ereignis 2015 konnten die Wissenschaftler mit seiner Hilfe noch zwei weitere Male Gravitationswellen messen. Und die Jagd auf die Geheimnisse des Universums geht weiter. Seit 2017 gehört auch noch VIRGO, eine Messstrecke bei Pisa, zum Forschungsverbund.
Am 14. September dieses Jahres dann entdeckten LIGO und VIRGO gemeinsam ein viertes kosmisches Ereignis, dessen Gravitationswellen die Erde erreichten: Zwei mittelgroße schwarze Löcher kollidierten im All - vor unfassbaren 1,8 Milliarden Jahren.
Die grafische Darstellung zeigt einen Stern, der von einem massereichen Schwarzen Loch im Weltall eingesogen und zerrissen wird.