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"Lisa Pathfinder": Wellenreiten im All

Foto: DPA / Esa / D.Ducros

Esa-Satellit "Lisa Pathfinder" Europa startet Suche nach Einsteins Gravitationswellen

Einstein hat sie vorausgesagt, doch direkt nachgewiesen hat sie noch niemand: Gravitationswellen sollen das ganze All erfüllen - und sind doch schwer zu beobachten. Ein neuer Satellit soll das nun ändern.

Es war ein ganz besonderer Geburtstag. Erst vor wenigen Tagen feierte Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie ihr 100. Jubiläum. Es ist ein Gedankengebäude, das unsere Vorstellung vom Universum radikal verändert hat. Unter anderem sagt die Theorie voraus, dass unser All voll von sogenannten Gravitationswellen sein müsste. Sie entstehen jedes Mal, wenn Massen bewegt werden und bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Kosmos.

Einsteins geheimnisvolle Wellen sind allerdings nicht besonders stark ausgeprägt - und konnten vermutlich deswegen bis heute nicht direkt nachgewiesen werden. (Indirekte Nachweise gibt es allerdings sehr wohl, hier erfahren Sie mehr darüber). Ein kleiner europäischer Satellit soll nun dabei mithelfen, dass doch irgendwann ein direkter Nachweis gelingt - auch wenn es sehr unwahrscheinlich ist, dass er den Entdeckerruhm für sich wird beanspruchen können.

Am Donnerstagmorgen hat eine "Vega"-Rakete der Europäischen Weltraumorgansiation (Esa) den Satelliten "Lisa Pathfinder" ins All gebracht. Nachdem der Start vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana zuvor verschoben werden musste, lief diesmal alles ohne Probleme.

Beim Start musste das delikate Innere des Satelliten besonders geschützt werden: Dort schweben in einer hochsensiblen Messanordnung zwei knapp fünf Zentimeter große Würfel aus einer Gold-Platin-Legierung. Deren Abstand - rund 35 Zentimeter - wird mit einem Laser ständig hochpräzise vermessen. Wenn er sich auch nur um Bruchteile eines Millionstel Millimeters verändert, könnte das ein Hinweis auf eine Gravitationswelle sein. Diese ist nämlich eine Kräuselung der Raumzeit und müsste dafür sorgen, dass sich der Abstand zwischen den beiden Objekten kurzzeitig verkürzt und anschließend verlängert.

Je länger der Abstand ist, desto leichter sollten sich Wellen entdecken lassen - und 35 Zentimeter sind eben nicht allzu viel. Deswegen ist es eher unwahrscheinlich, dass "Lisa Pathfinder" tatsächlich Gravitationswellen beobachten wird. "Es müsste schon großer Zufall sein", sagt Karsten Danzmann vom Albert-Einstein-Institut Hannover, einer der beiden wissenschaftlichen Leiter der Mission.

US-Detektor hat gute Chancen auf Entdeckerruhm

Warum gibt es also diesen Satelliten überhaupt? Wie der Name schon sagt, ist er ein Pfadfinder. Oder besser gesagt eine Pfadfinderin - und zwar für eine deutlich größere europäischen Mission namens "eLisa". Sie soll aus drei Satelliten bestehen, die in Form eines riesigen gleichseitigen Dreiecks im All ausgesetzt werden. Das Dreieck soll eine Kantenlänge von einer Million Kilometern haben und ebenfalls per Laser vermessen werden. Die Technik dafür soll "Lisa Pathfinder" in zunächst 90 Tagen Missionsdauer testen.

Allerdings vergeht bis zum geplanten Start von "eLisa" noch einiges an Zeit - die Esa kalkuliert aktuell mit dem Jahr 2034. Das bedeutet wohl auch: Bis dahin könnten Gravitationswellen bereits entdeckt sein. Die besten Chancen dafür hat derzeit der US-Detektor "Advanced Ligo" mit seinen zwei Observatorien in Hanford (Bundesstaat Washington) und Livingston (Bundesstaat Louisiana), an dessen Arbeit auch die Max-Planck-Gesellschaft aus Deutschland vertreten ist. Bei "Advanced Ligo" wird seit September mit verbesserten Instrumenten gemessen, zunächst bis Mitte Januar kommenden Jahres. Womöglich findet sich bereits in den dabei gemessenen Daten entscheidende Hinweise. Die Anlage sucht allerdings nach deutlich schwächeren Wellen als es "eLisa" einmal tun soll.

Die Wellen könnten von massereichen Neutronen-Doppelstern-Systeme stammen. Das sind extrem kompakte Überreste massereicher Sterne, die sich schnell umkreisen und aufeinander zubewegen. Dabei müssten Gravitationswellen entstehen, die sich mit genügend feinen Apparaturen auch hier auf der Erde nachweisen lassen.

Gravitationswellen würden einen revolutionären Blick auf unsere Welt bieten. Bisher beobachten wir unser Universum mit Hilfe elektromagnetischer Wellen, vom sichtbaren Licht, über Infrarot- und UV-Strahlung, bis hin zu Radio-, Röntgen- und Gammastrahlung. Gravitationswellen würden einen neuen Zugang liefern zu Dingen, die sich anders nicht beobachten lassen - zum Beispiel die Interaktion von Schwarzen Löchern.

Im vergangenen Jahr hatte es schon einmal kurz so ausgesehen, als sei der Nachweis von Gravitationswellen geglückt. Das Teleskop "Bicep 2" hatte am Südpol Signale in der kosmischen Hintergrundstrahlung aufgezeichnet, die Forscher als Nachhall des Urknalls interpretiert hatten. Doch später stellte sich heraus, dass es sich wohl doch nicht um 13,8 Milliarden Jahre alte Gravitationswellen gehandelt hatte. Messungen mit dem "Planck"-Teleskop legten nahe, dass sich die Forscher durch kosmischen Staub hatten täuschen lassen.


Zusammengefasst: Esa hat die Raumsonde "Lisa Pathfinder" gestartet. Sie soll beim Nachweis von Gravitationswellen helfen, die Einstein schon vor 100 Jahren vorhergesagt hat. "Lisa Pathfinder" testet Techniken für eine spätere Forschungsmission, die ab dem Jahr 2034 einen direkten Nachweis liefern könnte. Wahrscheinlich wird es allerdings schon vorher Nachweise mit Messgeräten auf der Erde geben.

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