Blick zurück zum Urknall

Der direkte Nachweis von Einsteins Gravitationswellen gehört nach wie vor zu den wichtigsten offenen Fragen der modernen Wissenschaft. Ihre direkte Beobachtung wird, so hoffen die Wissenschaftler neben der Untermauerung der Allgemeinen Relativitätstheorie – besonders für extreme Gravitationsfelder im Umfeld Schwarzer Löcher – auch die Ära der Gravitationswellen-Astronomie einläuten und damit neue Einblicke in unser Universum ermöglichen: Erstmals ließe sich dann ein Blick in die ganz frühe Kinderstube des Alls werfen.

Da sich die bisherigen kosmologischen Beobachtungen des Himmels auf das elektromagnetische Spektrum beschränken, erreichen uns Informationen über die Entstehung des Universums erst ab der Periode von rund 380.000 Jahren nach dem Urknall. Weiter zurückliegende Entwicklungsphasen bleiben der Beobachtung verborgen, da vorher Licht und Materie fortwähren miteinander interagierten und das Universum erst nach diesem Zeitpunkt transparent für elektromagnetische Strahlungen wurde. Die verschiedenen Theorien zum früheren Weltall sind somit experimentell nicht bestätigt. Bei einer direkten Messung von Gravitationswellen könnte man vermutlich bis zum ersten Billionstel der ersten Sekunde nach dem Urknall zurückblicken – und damit völlig neue Einblicke gewinnen.

Die Gravitationswellen-Forschung ist ein weltweites Anliegen, da sich vollständige Informationen über viele Quellen nur mit mehreren gleichzeitig, an weit auseinanderliegenden Stellen arbeitenden Messgeräten gewinnen lassen. Daher arbeiten Wissenschaftler weltweit schon lange eng zusammen. Sie teilen technologische Forschungen und Erkenntnisse, theoretische Fortschritte sowie Datenanalysemethoden und -werkzeuge.

Die Observatorien

GEO600
Das deutsch-britische Observatorium ist in der Nähe von Hannover angesiedelt und wird von Forschern des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) und der Leibniz Universität Hannover sowie der britischen Universitäten Glasgow, Cardiff und Birmingham betrieben. Finanziert wird das GEO-Projekt von der Max-Planck-Gesellschaft, dem Land Niedersachsen, der Volkswagenstiftung, sowie dem britischen Science and Technologies Facilities Council (STFC). GEO arbeitet eng mit dem Exzellenzcluster QUEST (Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research) in Hannover zusammen.

Virgo
Französisch-italienisch-niederländisches Projekt mit drei Kilometer langen Laserarmen in Cascina bei Pisa. Dieses Projekt hat sich von Anfang an auch die Messung bei besonders niedrigen Frequenzen zum Ziel gesetzt. Virgo wird von CNRS (Centre national de la recherche scientifique) und INFN (Istituto Nazionale de Fisica Nucleare) finanziert.

LIGO
Bei diesen US-amerikanischen Detektoren handelt es sich um je ein Zwei- und ein Vier-Kilometer-Instrument in Hanford im Bundesstaat Washington und ein Vier-Kilometer-Instrument in Livingston im Bundesstaat Louisiana. Das vom California Institute of Technology (CalTech) und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte und betriebene LIGO-Projekt wird von der National Science Foundation (NSF) finanziert.