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Wissen & Umwelt

LIGO und LISA: Wettlauf bei der Suche nach Gravitationswellen

Schon vor 100 Jahren hatte Albert Einstein berechnet, dass es Gravitationswellen geben muss. Doch erst 2015 gelang es Forschern, sie nachzuweisen. Das war eine Sensation. Bald soll die Suche im Weltall weitergehen.

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Mission erfüllt: LISA wird abgeschaltet

Gravitationswellen entstehen, wenn schwarze Löcher miteinander kollidieren. Quasi die gesamte Raumzeit wird dabei zum Wackeln gebracht - so sehr, dass die Messgeräte auf der Erde das wahrnehmen können. Wissenschaftler messen Gravitationswellen am Laser-Interferometer-Gravitations-Observatorium (LIGO), dessen Antennen etwa 3000 Kilometer entfernt voneinander in den US-Bundesstaaten Louisiana und Washington installiert sind. Die Detektoren dazu wurden von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik in Hannover und Potsdam mitentwickelt.

Seit 2015 ist es den Forschern insgesamt dreimal gelungen, Gravitationswellen mit LIGO zu detektieren. Wahrscheinlich stammen die Wellen vom Verschmelzen schwarzer Löcher tief im Weltraum. Die gemessenen Ereignisse lagen 1,3 bis 3 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.  
 

Deutschland Max-Planck-Institut Gravitationswellen (picture-alliance/dpa/M. Hanschke)

So stellen Forscher am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik die Wellen dar.

Grünes Licht für weltraumgestütztes Observatorium

Bereits bevor den Forschern mit ihren erdgestützten Antennen der Nachweis von Gravitationswellen gelungen war, hatte die Europäische Raumfahrtagentur ESA einen Plan geschmiedet, noch präzisere Messungen durchzuführen. 

Voraussichtlich ab 2034 möchte sie mit Weltraum-gestützten Satelliten einen ähnlichen Versuchsaufbau errichten, wie es ihn bei LIGO auf der Erde gibt. 

Das Projekt nennt sich "Evolved Laser Interferometry Space Antenna/ New Gravitational Wave Observatory" (eLISA/NGO) oder einfach kurz: LISA. Im Kern besteht der Aufbau dieses Weltraumobservatoriums aus drei Satelliten, die in einem festen Abstand von 2,5 Millionen Kilometern zueinander im Weltraum schweben. Zwischen ihnen gibt es jeweils eine Laserstrahlverbindung, die den Abstand misst. Treten Gravitationswellen auf, verändert sich dieser Abstand. Das Wellenmuster nehmen die Messgeräte dann eindeutig war.

LISA Pathfinder (ESA/ATG Medialab)

Die Testsonde LISA-Pathfinder diente dazu, erstmal die Detektoren zu testen, mit zwei kleinen Würfeln als Versuchsobjekte.

Nachweis im Weltall geglückt: Die Detektoren funktionieren

Der erste Schritt hin zum Aufbau von LISA ist nun abgeschlossen. Am 18. Juli 2017 endet die Mission des Satelliten LISA Pathfinder. Mit diesem Satelliten testete die ESA die Technik, mit der das künftige LISA-Weltraumobservatorium nach Gravitationswellen suchen soll, die auf der Erde nicht nachgewiesen werden können. 

Die ESA ist zufrieden, die Technik funktioniert und habe bewiesen, dass sie für die kommende große Mission geeignet sei. Sie erzielt eine fünfmal höhere Messgenauigkeit als von den Wissenschaftlern ursprünglich gefordert, so der Direktor des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik, Karsten Danzmann. Nach dem Abschluss der Mission wird Lisa Pathfinder seine Umlaufbahn um die Erde für immer verlassen und dann bis auf weiteres in einem sogenannten "Friedhofsorbit" um die Sonne kreisen. 

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