Breakthrough discovery: first direct observation of gravitational waves

Photo: von MoocSummers (Eigenes Werk) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons

Illustration von Gravitationswellen wie sie von zwei Schwarzen Löchern, die sich gegenseitig umkreisen, erzeugt werden.

In 1916, Albert Einstein was the first to predict the existence of gravitational waves with his general theory of relativity. Now, scientists at the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) have captured the first direct evidence of these mysterious ripples in space-time with LIGO's four-kilometer long detectors.

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Dies berichten die Forscherinnen und Forscher am Donnerstag in einer Pressekonferenz in Washington/USA. An dem Großprojekt der US-amerikanischen Wissenschaftseinrichtungen National Science Foundation, California Institute of Technology (Caltech) und Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist im Rahmen der LIGO Scientific Collaboration auch ein Forschungsteam der Universität Hamburg unter der Leitung von Prof. Dr. Roman Schnabel vom Institut für Laserphysik und Zentrum für Optische Quantentechnologien beteiligt.

Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Schwerkraft bzw. Gravitation keine Kraft (wie etwa noch bei Newton), sondern eine Eigenschaft von Raum und Zeit. Gravitationswellen entstehen, wenn Massen beschleunigt werden – etwa bei der Explosion einer Supernova. Sie sind Verzerrungen in der Struktur der Raumzeit und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Bisher gab es nur einen indirekten Beweis für ihre Existenz. Ihre direkte Beobachtung ermöglicht eine neue Sicht auf das Universum, denn bisher basierten die Erkenntnisse über das Weltall auf Messungen von elektromagnetischen Wellen wie z. B. Licht oder Gammastrahlung. Mithilfe von Gravitationswellen könnten bisher verborgene Phänomene sichtbar gemacht werden – z. B. sogenannte Schwarze Löcher, in denen eine derart starke Gravitation wirkt, dass nicht einmal Lichtstrahlen entweichen können.

Die Universität Hamburg ist mit der Arbeitsgruppe von Prof. Roman Schnabel seit Frühjahr 2015 Mitglied im Team des deutsch-britischen Gravitationswellendetektors GEO600 sowie in der LIGO Scientific Collaboration (LSC). Vor seinem Wechsel nach Hamburg hat der Physiker an der Leibniz Universität Hannover seit 2002 an Quantentechnologien für zukünftige Gravitationswellendetektoren geforscht. Dort entwickelte er auch die weltweit erste Quelle für Licht mit einem sogenannten „gequetschtem Quantenrauschen“, die einem Gravitationswellendetektor präzisere Messungen ermöglicht. Diese Quelle befindet sich seit 2010 im Einsatz im GEO600-Detektor. Prof. Schnabel ist seit 2013 Vorsitzender der LSC-Arbeitsgruppe „Quantenrauschen“. An der Universität Hamburg wird er mit seiner Arbeitsgruppe erforschen, wie die Messempfindlichkeit von Gravitationswellendetektoren weiter verbessert werden kann. Die beiden LIGO-Detektoren, die jetzt die Gravitationswelle beobachtet haben, sind zurzeit noch nicht mit gequetschtem Licht ausgestattet.

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