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Bis hin zum Urknall

Tübinger Astrophysiker rechnen mit weiteren Fortschritten

„Gravitation schlägt Wellen“, pointiert eine Tübinger Ausstellung zu Einsteins Relativitätstheorie. Aber auch die Nachricht vom Nachweis der Gravitationswellen schlägt Wellen. Die Tübinger Astrophysiker sind begeistert über das Jahrhundertereignis 100 Jahre nach Einsteins Jahrhundert-Theorie.

13.02.2016

Von Hans-Joachim Lang

Privatdozent Hans-Peter Nollert vor einem Jahr in der Ausstellung „Gravitationswellen“ im Tübinger Stadtmuseum. Noch waren die Gravitationswellen nicht nachgewiesen. Archivbild: Sommer

Tübingen. „We did it!“ David Reitze, Direktor des internationalen Gravitationswellen-Observatoriums LIGO, hatte am Donnerstagnachmittag in Washington Großes zu verkünden. „Wir haben Gravitationswellen nachgewiesen“, hieß seine Botschaft, die weltweit direkt übertragen wurde. Im Hörsaal N 2 auf der Tübinger Morgenstelle verfolgten etwa 80 Interessierte per Live-Stream das Ereignis, obwohl dessen Inhalt zu diesem Zeitpunkt schon leicht abgegriffen war.

„Niemand war wirklich überrascht“, berichtete auf TAGBLATT-Anfrage Hans-Peter Nollert, Privatdozent bei den Tübinger Astrophysikern. Denn die Bekanntgabe war eben doch nur so etwas wie der amtliche Vollzug einer Nachricht, die sich gerüchteweise in der weltweiten Community der Astrophysiker bereits verbreitet hatte. Immerhin liegt das auslösende Ereignis eine Weile zurück.

Damit muss man nicht einmal meinen, dass die gemessenen Gravitationswellen darauf zurückgehen, dass vor 1,3 Milliarden Jahren im Universum zwei Schwarze Löcher kollidierten. Also zu einer Zeit, in der sich auf der Erde – noch vor den Pflanzen – Flechten als erste Landpilze verbreiteten. Die Nachricht von diesem kolossalen Zusammenstoß war dann endlich am 14. September vorigen Jahres auf dem Globus angekommen. Just als die Detektoren nach monatelangen Umbauten seit zwei Tagen einsatzbereit waren. Bis die Forscher sicher waren, dass das registrierte Signal der ausstehende Beweis für Einsteins Vorhersage sei, mussten noch fünf Monate vergehen.

Aufgrund des langen Vorlaufs bis zur Bestätigung des von Laser-Detektoren gemessenen Ereignisses wird die Jahrhundert-Entdeckung allenthalben nüchtern analysiert. Ergriffen ist Nollert dennoch. „Bisher waren diese Gravitationswellen nebulös, irgendwie geisterhaft. Nun wissen wir, sie sind real. Das macht eben doch einen Unterschied.“ Dies zumal angesichts der ungeheuren Dimensionen und der unvorstellbar fein austarierten Messverfahren.

Hans-Peter Nollert gehört zu einem Team des vor einem halben Jahr verstorbenen Tübinger Astrophysikers Hanns Ruder, das sich auch mit der Visualisierung der Einsteinschen Relativitätstheorie beschäftigt. Die Wissenschaftler konzipierten eine viel beachtete Ausstellung, die speziell dem Problem der Gravitationswellen gewidmet war und in vielen Orten gezeigt wurde. Sie ist im Hinblick auf den diesjährigen 100. Geburtstag der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einer multimedialen Mitmachausstellung ausgebaut worden und tourt durch die Republik – derzeitiger Halt im Astronomiemuseum der thüringischen Sternwarte Sonneberg.

Die Astrophysiker weisen daraufhin, dass die jetzt gemessenen Gravitationswellen von dem gewaltigsten Ereignis ausgelöst wurden, das von Menschen je beobachtet wurde. Während der Verschmelzung der beiden Schwarzen Löcher wurde, so Nollert, innerhalb von 30 Millisekunden Energie von drei Sonnenmassen abgestrahlt – 50mal soviel wie die Leuchtkraft aller Sterne des sichtbaren Universums zusammen. Ein solches Phänomen hatte Einstein kurz nach der Publikation der Allgemeinen Relativitätstheorie vor 100 Jahren vorausgesagt. Aber weil sich die abgestrahlte Energie weder in Röntgenstrahlen, Licht oder Radiowellen verwandelte, ließ sie sich mit den bisherigen Methoden nicht nachweisen. Mit den LIGO-Detektoren in den USA ist dies nun gelungen.

Doch mehr als das. Die aufgelaufenen Signale verraten Einzelheiten über das zugrundeliegende Ereignis. Und da die beobachtete Kollision nicht singulär war, werden bald weitere Nachrichten dieser Art eintreffen. Was LIGO-Direktor David Reitze am Donnerstag noch ankündigte, war ebenfalls kein Geheimnis mehr: „Wir haben nun das Fenster zu einer völlig neuen Methode geöffnet – der Astronomie mit Gravitationswellen.“

In der bildhaften Sprache der Astrophysiker, mit der sie trotz komplexer Zusammenhänge um Verständlichkeit beim großen Publikum ringen, spricht Nollert von einem „zusätzlichen Sinnesorgan“, das nun für weitere Entdeckungen verfügbar sei. Denn man interessiert sich für noch frühere Phasen des Universums – bis hin zum Urknall. Um solche Gravitationswellen aufzuspüren, werden bodengestützte Detektoren nicht ausreichen.

Die Erwartungen richten sich auf ein Weltraumprojekt mit drei Satelliten, die aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung zueinander Laserstrahlen austauschen. In einem Verbund aus fünf Universitäten und der Deutschen Forschungsgemeinschaft sind auch die Tübinger Astrophysiker beteiligt. Zur Tübinger Aufgabe dabei gehört die theoretische Erforschung von Schwingungen von Neutronensternen.

Die Satelliten sollen einmal im Erdabstand von 50 Millionen Kilometern um die Sonne kreisen – nach den derzeitigen Planungen allerdings nicht vor dem Jahr 2034. Ob sich, nach den jüngsten Erfolgen, die Zeit bis dahin verkürzen könnte? Hans-Peter Nollert ist hoffnungsvoll.

Gravitationswellen

Die Existenz von Gravitationswellen wird aus Einsteins Relativitätstheorie gefolgert, in der Raum und Zeit keine voneinander unabhängigen Größen darstellen, sondern gemeinsam eine vierdiemsionale Raumzeit bilden. Diese Raumzeit, sagt Albert Einstein, kann von Masse und Enerie gekrümmt werden und so die Bewegungen anderer Objekte beeinflussen. Die Raumzeit kann auch Wellen schlagen.Fällt beispielsweise im All Materie in ein Schwarzes Loch,strahlen Gravitationswellen aus, die das Raumzeitgefühl erschüttern, ähnlich einem Stein, der ins Wasser geworfen wird. Messtechnisch sind Gravitationswellen deswegen so schwer nachweisbar, weil sie auf einer Strecke von zehn Lichtjahren den Raum gerade mal um Haaresdicke zu dehnen und zu stauchen vermögen.

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Erstellt:
13. Februar 2016, 01:00 Uhr
Aktualisiert:
13. Februar 2016, 01:00 Uhr
zuletzt aktualisiert: 13. Februar 2016, 01:00 Uhr

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