Deutsch-Niederländischer Anstoß zur Erforschung der Gravitationswellen

Hannoveraner Albert Einstein Institut und Nikhef arbeiten zusammen

Diese Woche unterzeichneten Prof. Dr. Karsten Danzmann, Direktor des Max-Planck-Institutes für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) und des Institutes für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover (LUH), und Prof. Dr. Stan Betwelsen, Direktor des Nationalen Institutes für subatomare Physik (Nationaal Instituut voor subatomaire fysica/Nikhef), eine Erklärung zur verstärkten wissenschaftlichen und technischen Zusammenarbeit im Bereich Gravitationsphysik in Anwesenheit des niederländischen Ministerpräsidenten Mark Rutte. Der Vertrag ermöglicht eine enge Zusammenarbeit deutscher und niederländischer Wissenschaftler bei der Entwicklung des Einstein-Teleskops. Hierbei handelt es sich um einen neuen Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation. Die vertragliche Einigung fand auf der Hannover Messe 2016, der weltgrößten Industriemesse, statt.

Karsten Danzmann sagte, dass dies ein Meilenstein auf dem Weg zur Fertigstellung des Einstein-Teleskops sei. Deutsche und niederländische Wissenschaftler würden in den kommenden Jahren eng zusammen an der Entwicklung dieses europäischen Projekts arbeiten. Die erste Entdeckung der Gravitationswellen hätte gezeigt, wie erfolgreich hier gearbeitet werden kann.

Das Einstein-Teleskop ET

ET ist ein Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation, der 30-mal so empfindlich sein soll wie heutige Instrumente. Das Konzept des Detektors basiert wie das der vorigen zwei Generationen auf der Messung winzig kleiner Längenänderungen in den Armen des Detektors, die durch das Durchlaufen von Gravitationswellen hervorgerufen werden. Damit sollen eine sehr viel detailliertere und präzisere Beobachtung und die Erforschung unbekannter Teile des Universums erreicht werden.

Das Einstein-Teleskop und das Hubble-Weltraumteleskop im Vergleich

Das Einstein-Teleskop unterscheidet sich deutlich von anderen Weltraumteleskopen. Anders als diese arbeitet das ET nicht, wie gewöhnliche Teleskope, z.B. das Hubble-Weltraumteleskop, mit elektromagnetische Wellen, sondern mit Gravitationswellen. Das Hubble-Weltraumteleskop wurde von der NASA und der ESA entwickelt und arbeitet im Bereich von Infrarotstrahlung über sichtbares Licht bis zu Ultraviolett. Es wurde am 24. April 1990 mit dem Ziel, alle Objekte und Phänomene des Weltalls in guter Auflösung aufzuzeichnen, gestartet. Mit beiden Teleskopen soll jedoch das Universum näher erforscht werden.

Hannover ist führend in der Erforschung der Gravitationswellen

Im September 2015 maßen Forscher der LIGO-Kollaboration das erste Mal erfolgreich Gravitationswellen, wobei Wissenschaftler des AEI (Albert-Einstein-Institut)und der LUH (Leibniz Universität Hannover), sowie der Englisch-Deutsche GEO600 Gravitationswellendetektor einen entscheidenden Beitrag zur Entdeckung lieferten. Nach einer strengen Überprüfung konnten Forscher schließen, dass die entdeckten Gravitationswellen in einem Bruchteil einer Sekunde kurz vor und während der Kollision zweier schwarzer Löcher 1,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt hervorgerufen wurden.

Es wurden gleichzeitig zwei bahnbrechende Beobachtungen gemacht. Erstmals konnten die Gravitationswellen direkt aufgezeichnet werden. Nicht nur der Energieverlust, der beim Verschmelzen der beiden schwarzen Löcher passierte, sondern auch die tatsächliche Verzerrung der Raumzeit. Als zweites konnte zum ersten Mal überhaupt die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher beobachtet werden. Damit wurde Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die besagt, dass Massen, die sich bewegen, Raum und Zeit krümmen, direkt nachgewiesen. Diese Entdeckung wird als Meilenstein in der Geschichte der Astronomie bezeichnet.

Die Ergebnisse wurden am 11. Februar 2016 veröffentlicht. Viele der Technologien, die die Entdeckung ermöglichten, wurden von der GEO-Kollaboration entwickelt und getestet. Wissenschaftler der AEI leisteten auch in anderen Schlüsselbereichen entscheidende Mithilfe, z.B. die Entwicklung effizienter Methoden zur Datenanalyse und hoch genauer Wellenverlaufsmodelle, um Signale zu ermitteln und daraus astrophysische Informationen zu schließen. Außerdem betreibt das AEI den großen Computercluster ATLAS. Das AEI und die LUH spielen eine führende Rolle bei verschiedenen Satellitenmissionen und betreiben z.B. in den Bereichen Laserphysik, Quantenoptik und Gravitationsphysik Spitzenforschung.