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Gravitationswellen : „Was für ein schönes Signal“

In Extremis: ein Paar Schwarzer Löcher im selbsterzeugten Gravitationswellensturm Bild: Simulation: S. Ossokine, A. Buonanno (AEI); Visualisierung: W. Benger (Airborne Hydro Ma

Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen ist eine epochale Entdeckung. Er ist weit mehr als nur eine weitere Bestätigung der Einsteinschen Relativitätstheorie.

          6 Min.

          Den 14. September 2015, einen Montag, wird Marco Drago sicher nie vergessen. Der aus Padua stammende Postdoktorand saß in seinem Büro am Hannoveraner Standort des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik, des Albert-Einstein-Instituts (AEI), und telefonierte mit einem Kollegen in Italien. Da bekam er um 10:53 Uhr eine E-Mail. Absender war eine Software, die den Datenausstoß zweier kilometergroßer Messgeräte überwacht. Zusammen bilden sie das „Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory“ (Ligo), auch wenn sie 3000 Kilometer voneinander entfernt in den amerikanischen Bundesstaaten Washington und Louisiana stehen.

          Ulf von Rauchhaupt
          Verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.

          Ligo ist eine Kollaboration von mehr als tausend Wissenschaftlern aus 16 Nationen, wobei einige entscheidende Detektorkomponenten in Deutschland entwickelt wurden. Auch das größte für Ligo tätige Rechenzentrum steht am AEI in Hannover. Dort also saß Drago und blickte ungläubig auf die Kurven, die beide Detektoren drei Minuten zuvor aufgefangen hatten. „Ich dachte, das kann gar nicht sein“, erinnert sich Drago: „Das ist nicht echt.“

          Es war echt. Das hat die Kollaboration am vergangenen Donnerstag nach mehrmonatiger Prüfung des Signals und seiner Implikationen offiziell verkündet. Marco Drago und sein Kollege Andrew Lundgren, den er nach zehnminütigem Grübeln schließlich hinzuzog, waren die ersten Menschen, die das Signal einer Gravitationswelle zu Gesicht bekommen haben. Es handelt sich dabei um eine besondere Art von Strahlung. Sie besteht weder aus umherfliegenden Teilchen noch aus elektromagnetischen Wellen. Vielmehr sind es Schwingungen der Raumzeit selbst. Dass es so etwas geben muss, folgt aus der Gravitationstheorie, die Albert Einstein vor genau hundert Jahren vollendet hat. Bislang gab es allerdings nur indirekte Hinweise auf die Existenz solcher Wellen.

          Dass auch der direkte Nachweis einmal gelingen würde, daran zweifelt zwar schon lange kein Forscher mehr. Doch insofern die Raumzeitrippel bis zu jenem 14. September die letzte noch nicht empirisch bestätigte Konsequenz blieben, die Einstein einst selbst aus seiner Theorie gezogen hatte, waren Drago und Lundgren Zeugen eines wissenschaftshistorisch denkwürdigen Moments.

          Gravitationswellen : Schwere Strahlung

          Was sind das für Wellen?

          Aber nicht nur deshalb. Das Signal, das vergangene Woche nun in den Physical Review Letterspubliziert wurde, ist mehr als nur eine weitere Bestätigung Einsteins. Noch aus mindestens zwei weiteren Gründen ist es von epochaler, nobelpreiswürdiger Bedeutung. Und beide haben mit seiner Quelle zu tun, dem Ereignis, das nach dem denkwürdigen Datum die Kennung GW150914 erhalten hat.

          Im Prinzip entstehen Gravitationswellen überall, wo überhaupt etwas passiert: Nach Einstein verursacht jedes Stück Materie und jede Form von Energie, Spannung oder Druck eine Krümmung in der Raumzeit, eine Art elastische Beule. Verfrachtet man einen Masseklumpen anderswohin, kehrt die Raumzeit in ihren unverbeulten Zustand zurück, ähnlich wie Luft in ein Volumen zurückströmt, aus dem sie eben noch durch die Präsenz eines Gegenstandes herausgehalten worden war. Schiebt man nun einen Körper schnell hin und her, etwa dadurch, dass man ihn im Kreis herumschleudert, erzeugt man damit Vibrationen in der Raumzeit, ähnlich wie rotierende Gegenstände Schallwellen erzeugen.

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