Alles, was Sie wissen über Gravitationswellen müssen

Ein US-Observatorium hat am Donnerstag angekündigt, dass es Beweise für Gravitationswellen erkannt hat. Hier finden Sie wichtige Informationen

Was sind Gravitationswellen?

Wellen in der Raumzeit, ein bisschen wie Wellen auf einem Teich, der sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Werfen Sie etwas wirklich großes in die Stille des Raumes – wie zwei schwarze Löcher kollidieren, oder zwei Pulsaren zusammenführen – und Gravitationswellen erstellt durch das Ereignis sollte aber letztlich nicht nur quer durch die Galaxis verteilt über alle der Raumzeit.

Haben sie festgestellt?

Ja. Auf einer Pressekonferenz am Donnerstag ergab Physiker aus Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO), dass diese Gravitationswellen erkannt hatte.

Warum haben wir gedacht, dass sie existieren?

Gravitationswellen wurden durch Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie vor 100 Jahren vorhergesagt. Fast alles, was die Theorie vorhergesagt wurde durch Beobachtung oder Experiment, mit Ausnahme von Gravitationswellen bestätigt.

Hängen, hatte nicht sie bereits erkannt?

Für ein glückseliges paar Wochen im Jahr 2014 waren Physiker bei der Arbeit auf dem Bizeps-2 Teleskop in der Antarktis sicher, dass sie ein Zeichen der primordialen Gravitationswellen übrig vom Urknall gesehen hatten. Hoffe ebbed aber wurde es zunehmend möglich, dass sie stattdessen ein Artefakt erstellt von Staub im fernen Weltraum nach Ansprüchen einer fehlerhaften Analyse gesehen hatten.

Zwei Physiker bekam einen Nobelpreis 1993 für Studien über einen binären Pulsar die in einer Weise verhalten, die am besten konnte durch Einsteins Vorhersage erklärt werden: Schwerewellen würde die orbitale Energie der beiden massiven Körper abfließen und diese würde dann spiralförmig immer näher. Aber das galt als Folgerung, keine endgültigen Beweise.

Warum beharren?

Weil Wissenschaftler davon überzeugt waren, mussten sie es – wenn ihre Version der kosmischen Physik keinen Sinn gemacht. Wenn sie vorhanden sind, würde zwei exquisit genau gemessene Längen im rechten Winkel flüchtig ändern, da eine Gravitationswelle vorbei gewellt. Am Donnerstag gezeigt, dass war gekommen.

Die Jagd nach ihnen wird seit Jahrzehnten. Vor fünfzig Jahren baumelten Joseph Weber Metallstäbe in der Hoffnung erkennen von verräterischen Bewegungen, die nur durch einen vorbeifahrenden Warp in Raumzeit erklärt werden könnte. NASA schickte sogar ein lunar Surface Gravimeter zum Mond auf Apollo 17 im Jahr 1972.

In den 90er Jahren begann die deutsche und britische Wissenschaftler arbeiten an GEO600 bei Hannover in Deutschland; die Italiener haben ein Experiment, wie die Japaner. Gravitationswellen-Erkennung bei LIGO - hat einen L-förmige Detektor, der nutzt einen Laser und Spiegel - begann im Jahr 2002. Aber Genauigkeit bleibt das Problem: eine Welle von Millionen von Lichtjahren entfernt verzerren würden einen vier Kilometer langen Laserstrahl von weniger als ein Tausendstel des Durchmessers der Kern eines Atoms. Das ist schwer zu erkennen.

Ist das große Experiment genug?

Physiker vorgeschlagen, LISA, die ultimative Laser Interferometer Space Antenne: ein Trio von Satelliten riesige Entfernungen voneinander entfernt in der Umlaufbahn, ein Auge Laser auf einander auf Anzeichen von Schwerewellen. Europa startete letztes Jahr LISA Pathfinder, um festzustellen, ob das Experiment auch mit heutigen Technologien möglich war.

Wozu überhaupt?

Da Schwerewellen Fragen über den Moment der Schöpfung beantworten können. Astronomen blicken zurück in Zeit und Raum. Um etwas 13 Milliarden Lichtjahre entfernt zu sehen, fangen sie das Licht, das seine Reise vor 13 Milliarden Jahren begann. Aber egal wie perfekt das Teleskop optische Astronom konnte nie schauen Sie in der ersten 400.000 Jahre des Universums, weil es gewesen wäre, so dicht und trüben, dass selbst Licht nicht aus der Ursuppe befreien konnte. Aber Schwerewellen muss dort von Anfang an gewesen.

Nun, Gravitationswellen gefunden habe, ist es das? Das ist das Ende der Physik?

Nein. Multiplizieren Sie die Fragen. Warum ist das sichtbare Universum Materie und keine Antimaterie hergestellt? Und warum 96 % des Universums unsichtbar und nicht nachweisbar, bestehenden so dunkel ist, und sogar mehr mysteriösen dunklen Energie? Warum scheint es stabil sein? Ist das alles, oder sind wir einer der zig Universen? Warum gibt es alle? Diese endgültige Bestätigung von Einsteins Theorie wäre das Ende einer Reihe von Fragen, aber es würde eine ganze Reihe neuer Rätsel eröffnen.