Gravitationswellen

LISA: Gravitationswellendetektor im All soll 2034 starten

Gravitationswellen gehören zu den bedeutendsten astronomischen Entdeckungen der letzten Jahrzehnte, dem würden wohl alle Astronomen zustimmen. Seit der Entdeckung der ersten Gravitationswellen durch den LIGO-Detektor hat sich ein neues Fachgebiet in der Astronomie etabliert, die Gravitationswellenastronomie. Die soll in der Zukunft mächtig Fahrt aufnehmen. Ab 2034 soll dann das größte Observatiorium der Welt nach Gravitatonswellen suchen. Größe: 1 Millionen Kilometer.

Die Geschichte einer Idee

Die ersten Ideen von Gravitationswellendetektoren im All kamen schon im 20.Jahrhundert auf, doch niemand war bereit, ernsthafte Planungen aufzustellen, da ungewiss war, ob Gravitationswellen überhaupt existieren, geschweige dem, dass sie sich messen lassen. Am Anfang des 21.Jahrhundert stellten NASA und ESA erste konkrete Planungen auf. Drei Satelliten sollen ein gleichseitiges Dreieck mit einer Seitenlänge von fünf Millionen Kilometer bilden. Um Treibstoff zu sparen sollen die Satelliten nicht abbremsen, sondern sich von der Erde wegbewegen, weshalb es nur 6 Jahre hätte senden können. Doch im Auswahlverfahren setzte sich stattdessen die Mission JUICE zum Jupitermond Ganymed durch. Somit wurden die Planungen zunächst wieder auf Eis gelegt – zu weit entfernt schien ein potentieller Erfolg, zu groß das Risiko und der Aufwand.

Aufschub mit der ersten Entdeckung

Als dann 2017 tatsächlich das erste Mal Gravitationswellen entdeckt wurden, bekam die Idee natürlich wieder Aufschwung. Man wollte nun noch mehr Gravitationswellen finden, noch stärkere, noch schwächere, noch weiter entfernte. Doch der ganz große Wurf wäre die Entdeckung jener Gravitationswellen, die laut Berechnungen beim Urknall hätten entstehen müssen. Mit diesem hohen Ziel vor Augen nahm die ESA das Projekt wieder auf und finanzierte es großzügig. Nun sollten die Sonden doch abbremsen, um für längere Zeit arbeiten zu können. Der Start soll derzeit 2034 erfolgen, die ESA liegt auch gut im Zeitplan.

Das Prinzip

Das Prinzip durch das LISA Gravitationswellen finden soll ist recht einfach. Gravitationswellen sind Kräuselungen in der Raumzeitstruktur, der Raum selbst dehnt sich erst und staucht sich anschließend wieder. Hochpräzise Laser messen die Entfernung zwischen den drei Satelliten. Durchquert eine Gravitationswelle das Dreieck, so dehnt und staucht sich der Raum zwischen den Satelliten. Dadurch schwankt der Abstand zwischen den Satelliten kurzfristig – der Beweis für eine Gravitationswelle. So sollen die drei Satelliten etwa 70 Millionen Kilometer von der Erde entfernt auf der Erdbahn die Sonne umkreisen.

LISA Pathfinder

Teil der Budgeterweiterung des Projekts nach der LIGO-Entdeckung war eine Testsonde, die das Prinzip austesten sollte und den Namen LISA Pathfinder trägt. Der Start dieses Satelliten war 2015. Dort wurde zwar lediglich eine Strecke von 30 Zentimetern gemessen und es wurden – wen überrascht es – keine Gravitationswellen gefunden, dennoch hat es erwiesen, dass das Prinzip auch im All funktioniert und bereit für die Anwendung ist.

Bahnbrechende Erkenntnisse erwatet

Nach dem Start von LISA wird sie die Gravitationswellenastronomie revolutionieren. Bisher wurden nur Gravitatonswellen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen gefunden. Doch die Detektoren von LISA sollen so empfindlich sein, dass sie auch durch Weiße Zwerge verursache Gravitationswellen finden werden können. Doch auch beim Urknall sind vermutlich Gravitationswellen entstanden. Würde man diese finden, ließen sich vollkommen neue Aussagen über die Frühzeit des Universums treffen. Womöglich lässt sich dann sogar das sogenannte Inflationsmodell überprüfen. Das wäre natürlich die Sensation schlecht hin, dann dann hätten wir ein beinahe vollständiges Bild über die Entwicklung des Universums.

Künstlerische Darstellung des LISA-Obervatoriums

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