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Nachrichten Kultur Die Gravitationswellenforschung hat gerade begonnen
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01:15 16.09.2018
Freut sich über Einsteins Entdeckung: Max-Planck-Direktorin Alessandra Buonanno Quelle: Montage MAZ
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Potsdam

Vor drei Jahren, am 14. September 2015, waren auch die Forscher in Golm nicht ganz sicher, ob das extrem kurze Pfeifen ihrer Apparate eine Gravitationswelle anzeigte. Inzwischen sind insgesamt schon sechs Signale eindeutig von der internationalen Forschung als Gravitationswellen identifiziert worden. Fünf rühren von verschmelzenden Schwarzen Löchern her, bei einem, dem bisher längsten Signal, drehten sich zwei sogenannte Neutronensterne rasend umeinander, bis auch sie miteinander zu einem Schwarzen Loch verschmolzen.

Alessandra Buonanno, Direktorin der Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie am Potsdamer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ist sicher, dass wir auch mit dem bestehenden Instrumentarium weiterhin ständig neue Signale auffangen werden. „Wenn sie stark genug sind, werden wir sie entdecken“, sagt sie. Dazu brauche man nicht einmal ein Modell ihres Aussehens. Doch es wäre wichtig, noch genauere Modelle zu entwickeln, um noch mehr Ereignisse weit draußen im Kosmos aufzufangen. Denn je schärfer der durch solche Modellrechnungen entstandene künstliche Fingerabdruck eines Gravitationswellensignals ist, desto mehr sagen die tatsächlich eingefallenen Wellen über die gewaltigen Ereignisse im Kosmos aus, zum Beispiel, auf welche Weise zwei Schwarze Löcher umeinanderkreisen und ob sie sich dabei, ähnlich wie die Erde, auch um sich selber drehten.

Die genauere Beobachtung kosmischer Ereignisse ist auch für das Verständnis unserer Materie von großem Interesse. Der japanische Forscher Masaru Shibata ist davon überzeugt, dass schwere Elemente wie Gold oder gar Uran durch das Verschmelzen zweier Neutronensterne entstanden sein könnten. Neutronensterne sind eine seltsame Form extrem dichter Materie, die nicht aus Atomen, sondern lediglich aus Neutronen, also den nicht geladenen Bestandteilen des Atomkerns besteht. „Wir wissen wenig darüber, was im Inneren passiert“, sagt Shibata, der seit Anfang dieses Jahres die Abteilung Numerische und Relativistische Astrophysik am Max-Planck-Institut leitet. Aber er glaubt, dass das Geschehen hochinteressant für das Entstehen bestimmter chemischer Elemente ist.

Schwere Elemente entstehen nur durch Kernfusion, die extrem viel Energie benötigt. Sowohl hohe Energien wie auch die Anwesenheit von Neutronen ist beim Verschmelzen zweier Neutronensterne gegeben. Würden wir mit Hilfe der Gravitationswellenastronomie mehr verschmelzende Neutronensterne beobachten, ließen sie sich vielleicht als Fabriken für die Entstehung schwerer Elemente ausmachen.

Bruce Allen leitet am Hannoveraner Teilinstitut die Abteilung für die Beobachtungsbasierte Relativität und Kosmologie. Er würde nicht nur gerne etwas über einzelne Neutronensterne, sondern auch über Sternenexplosionen und das Netzwerk kosmischer Strings erfahren. Diese fadenartigen Strukturen könnten kurz nach dem Urknall entstanden sein und das Universum durchziehen. Auch sie müssten einen Nachhall in Form von Gravitationswellen haben. „Aber das ist eine langwierige Aufgabe“, sagt Allen.

Langfristig denkt auch Karsten Danzmann. Dem am Hannoveraner Teilinstitut tätigen Forscher sind die bisher erreichten Dimensionen viel zu klein. Er möchte das ganze Universum abhorchen und freut sich auf den Bau eines unterirdisch angelegten Detektors, der die oberirdischen Detektoren Ligo und Virgo ergänzen würde. Dieses Laserinterferometer würde kaum noch Erschütterungen der Umgebung wahrnehmen und wäre ein Präzisionsinstrument ohnegleichen.

Noch mehr freut sich Danzmann auf den Start von LISA. Das Satellitenprojekt verlegt das Prinzip des Laserinterferometers ins All. Dieser aus drei Satelliten bestehende Detektor hätte Kilometer lange Arme. Ihm entginge nichts mehr. Womöglich würden wir Neues über den Anfang des Universums erfahren. Und vielleicht würden die Daten dazu führen, dass die Allgemeine Relativitätstheorie selbst in Frage stünde und in eine neue Theorie überführt werden müsste, zum Beispiel die der Quantengravitation.

Von Rüdiger Braun

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