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Die Welt der Astrophysik ist in Aufruhr: Gravitationswellen – was nie ein Mensch zuvor gemessen hat

Beginn einer neuen Ära in der Astrophysik: Erstmals haben Forscher die von Einstein hergeleiteten Gravitationswellen gemessen. Sie öffnen damit Fenster in Gegenden des Universums, die bislang verschlossen waren.

Nina Weber, washington



Ein Artikel von

Spiegel Online

«Das ist der Beginn einer neuen Ära in der Astrophysik», schwärmt Alessandra Buonanno, Direktorin am Albert-Einstein-Institut in Potsdam-Golm und Hannover. Auf sechs parallel laufenden Pressekonferenzen weltweit haben Physiker eine Sensation verkündet. In Washington hat David Reitze vom California Institute of Technology (Caltech) die Ehre, die entscheidenden ersten Sätze zu sagen: «Wir haben Gravitationswellen gemessen. Wir haben es geschafft. Ich bin so glücklich, das sagen zu können.»

Vor fast genau hundert Jahren hatte Einstein diese Verzerrungen der Raumzeit vorhergesagt. Messbar wurden sie jedoch erst viel später, mithilfe aufwendiger Detektoren. Auch wenn Einstein, hätte es die notwendige Technik damals schon gegeben, die nun erfolgreichen Laser-Inferometer bestimmt selbst erfunden hätte, wie Rainer Weiss vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) auf der Pressekonferenz vermutet.

Dr. David Reitze, Executive Director of the LIGO Laboratory at Caltech, shows the merging of two black holes at a news conference to discuss the detection of gravitational waves, ripples in space and time hypothesized by physicist Albert Einstein a century ago, in Washington February 11, 2016. The waves were detected by twin Laser Interferometer Gravitational-wave detectors (LIGO) in Louisiana and Washington states in September 2015.     REUTERS/Gary Cameron

David Reitze vom California Institute of Technology (Caltech): «Wir haben Gravitationswellen gemessen. Wir haben es geschafft. Ich bin so glücklich, das sagen zu können.»
Bild: GARY CAMERON/REUTERS

Die einleitenden Sätze von Reitze kommen nicht völlig überraschend. Gerüchte über die Entdeckung kursierten seit Wochen. Die entscheidenden Signale hatten die Detektoren bereits im September 2014 aufgezeichnet. Es folgten viele genaue Analysen, bevor die Physiker damit an die Öffentlichkeit gingen.

Wie man denn mit den Gerüchten umgegangen sei und dem Gefühl, solch ein Geheimnis noch wahren zu müssen, wurden die Forscher deshalb auch gefragt. Reitzes Gegenfrage: Wie geheim war es denn wirklich? Die Journalisten lachen.

«Wir können nun Phänomene entdecken, die uns bislang völlig verschlossen waren.»

Alessandra Buonanno, Direktorin am Albert-Einstein-Institut in Potsdam-Golm und Hannover

Mehr als tausend Forscher sind in 16 Ländern am Grossprojekt beteiligt. Dass da etwas nach aussen gedrungen ist, war wohl nicht zu vermeiden. Unter anderem steht ein Laser-Inferometer auch in Deutschland (Geo600). Auf der Pressekonferenz wollte man sich davon die Stimmung nicht verderben lassen. «Die Fakten sind so schön, da müssen wir doch nicht über Gerüchte reden», sagt France Cordova von der US-amerikanischen National Science Foundation.

Das mit der Geheimhaltung mag nicht geklappt haben, die Entdeckung zeigt aber die Stärke der internationalen Zusammenarbeit: Alle Beteiligten betonen, wie wichtig der Beitrag jedes Forschers gewesen sei. «Es ist kein Wettkampf, wer zuerst das Ziel erreicht», sagt Gabriela González, die Sprecherin des aLigo-Verbundes, was für Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory steht.

Das aLigo hatte das Signal eines gigantischen kosmischen Zusammenstosses auffangen können: Zwei mittelschwere Schwarze Löcher, eines mit 36 und eines mit 29 Sonnenmassen, sind 1.3 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt fusioniert. Die Gravitationswellen eilten anschliessend mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum und liessen sich schliesslich hier auf der Erde nachweisen.

Was folgt aus dieser Entdeckung?

Das Messen von Gravitationswellen, da sind sich alle einig, wird einen neuen Blick auf das Universum ermöglichen. «Die zwei Schwarzen Löcher, die verschmolzen sind, hätten wir auf anderem Weg nie sehen können», sagt Buonanno. Sie sendeten kein Licht aus, ihr Verschmelzen war nicht aufgrund elektromagnetischer Strahlung erkennbar, nicht durch Röntgen- oder UV-Strahlung. Nur durch die nun gemessenen Gravitationswellen. «Wir können nun Phänomene entdecken, die uns bislang völlig verschlossen waren.» Reitze vergleicht das erste Messen von Gravitationswellen mit dem Moment, in dem Galileo durch ein Teleskop blickte. «Wir öffnen jetzt das Fenster zur Gravitationsastronomie.»

epa05154649 A undated handout graphic, made available 11 February 2016 by NASA /  CALTECH-JPL, showing an artist's impression of gravitational waves generated by binary neutron stars. US researchers said 11 February 2016 they have detected gravitational waves, which physicist Albert Einstein first described 100 years ago as 'ripples in the fabric of space-time.' Scientists from Caltech and the Massachusetts Institute of Technology (MIT) made the announcement in Washington and other locations around the world. There were immediate suggestions that the discovery could well win them the Nobel Prize in Physics. The signal detected with LIGO, an observatory with sites on both sides of the United States, was very clear and there was no room for doubt that it was direct evidence of the waves, said Bruce Allen, who is acting director at Germany's Max Planck Institute for Gravitational Physics. He said two scientists with his group in the northern German city of Hanover were the first to notice the effect. The announcement may confirm Albert Einstein's last unproven theory, dating from 1916.  EPA/R. HURT / CALTECH-JPL / HANDOUT  HANDOUT EDITORIAL USE ONLY

Gravitationswellen, grafisch dargestellt.
Bild: EPA/CALTECH-JPL

Die Physiker erhoffen sich unter anderem Signale von weiteren Paaren Schwarzer Löcher sowie von Neutronensternen, jenen kuriosen Sternenleichen, in denen die Materie so extrem verdichtet ist, dass sich die Masse von anderthalb bis zwei Sonnen in einem Ball konzentriert, der nur rund 20 Kilometer Durchmesser hat. Auch Neutronenstern-Kollisionen könnten zu den nun folgenden Entdeckungen gehören, sagt Kip Thorpe vom Caltech. Möglicherweise entdecken die Forscher auch Hinweise auf sogenannte kosmische Strings, die von der String-Theorie vorhergesagt werden.

Welche Erkenntnisse daraus gewonnen werden? «Neue Beobachtungsmethoden haben immer Überraschungen geliefert», sagt Thorpe. «Optische Strahlung, UV, Gammastrahlen und nun Gravitationswellen lieferten alle unterschiedliche Informationen», erklärt Weiss. «Jetzt können wir noch mehr herausbekommen.»

Mithilfe dieser und folgender Entdeckungen können Physiker auch ihre Theorien überprüfen. Greifen sie noch unter den extremen Bedingungen von Schwarzen Löchern oder eben Neutronensternen? Anhand des bereits gemessenen Signals hätten sie bereits überprüft, ob Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sich bewährt, sagt Buonanno. Mit dem Ergebnis: «Sie hat erneut standgehalten.»

Gibt es einen Nobelpreis?

Ob die erste Messung von Gravitationswellen auch ganz praktische, irdische Konsequenzen nach sich zieht? «Wir sind dadurch jedenfalls nicht dichter dran an Zeitreisen, auch wenn er sich das wünschen würde», antwortet Thorpe.

Zumindest für drei der mehr als tausend Beteiligten kann sich die Entdeckung jedoch noch auszahlen: Dass es einen Nobelpreis dafür geben wird, da ist sich Alessandra Buoanno sicher. Sie vertraue auch darauf, dass das Kommitee eine gute Entscheidung treffe, sagt sie.

Falls die schwedische Organisation allerdings nicht ihre Regeln ändert, wird es – wie bei der Auszeichnung für die Entdeckung des Higgs-Bosons – eine schwierige Aufgabe, unter den vielen, vielen Beteiligten nur drei auszuwählen.

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13Alle Kommentare anzeigen
    Alle Leser-Kommentare
  • StealthPanda 12.02.2016 09:56
    Highlight Highlight Hallo StealthPanda wenn das klappt mit der Zeitreise in Zukunft besuch mich doch am 12.02.16 um 10:00 zum Kaffee.
    • pun 12.02.2016 10:59
      Highlight Highlight und? Bist du aufgetaucht?
    • EvilBetty 12.02.2016 11:15
      Highlight Highlight Man kann nicht an einen Punkt zurück reisen an dem die Zeitmaschine noch nicht existierte 😉
    • StealthPanda 12.02.2016 13:32
      Highlight Highlight @pun Nein leider nicht. Kaffee gabs trotzdem :P

      @EvilBetty Wenn ich die Zeitmaschine ja mitnehme sollte das doch klappen? Ich denke einer von uns beiden wird einfach explodieren da nicht 2 Personen im gleichen Zeitstrang existieren könnten...
  • Scaros_2 12.02.2016 07:07
    Highlight Highlight Also wann genau hab ich jetzt meine Zeitmaschine?
    • EvilBetty 12.02.2016 17:26
      Highlight Highlight Gestern. Nur wie kommt mmst du ohne Zeitmaschine da hin 😂
  • kaderschaufel 12.02.2016 00:05
    Highlight Highlight @watson, das Gerät heisst InTERferometer
  • EvilBetty 12.02.2016 00:00
    Highlight Highlight ...

    Benutzer Bild
    • Louie König 12.02.2016 08:08
      Highlight Highlight Ziemlich genau mein Gedanke
  • Markus K 11.02.2016 23:36
    Highlight Highlight Ich hatte eigentlich gehofft, dass es Sheldon Cooper, Rajesh Koothrappali oder Leonard Hofstadter zuerst schaffen. Aber trotzdem, tolle Leistung! Gratuliere...
    • Anded 12.02.2016 00:10
      Highlight Highlight Immerhin hat es Howard ins All geschafft... 😀
    • Markus K 12.02.2016 00:28
      Highlight Highlight @Andet. Ja, wenigstens etwas. Obwohl es ja eigentlich auch zu erwarten war. Schliesslich sind Sheldon und Leonard keine Astrophysiker. Also Raj, gib Gas...🤗
  • suchwow 11.02.2016 23:11
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