Es war nur ein schwaches Geräusch, das flüchtige Überbleibsel eines gewaltigen Gewaltereignisses, das sich vor langer Zeit an einem sehr, sehr weit entfernten Ort ereignet hatte. Aber es reichte aus, um eine der wichtigsten Vorhersagen zu bestätigen, die Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie im Jahr 1915 gemacht hatte. Tatsächlich bestätigte sie die Existenz von etwas, das Gravitationswellen genannt wird – im Grunde genommen Wellen im Gewebe der Raumzeit, verursacht durch die Beschleunigung von wirklich massiven Objekten wie schwarzen Löchern.
In einer Pressekonferenz gaben Wissenschaftler des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory , einem Konsortium, das seit den 2000er Jahren nach Gravitationswellen sucht, bekannt, dass das Phänomen endlich von LIGOs Zwillingsdetektoren in Livingston, Louisiana, und Hanford, Washington, entdeckt wurde.
Die fraglichen Wellen wurden im Bruchteil einer Sekunde vor 1,3 Milliarden Jahren erzeugt, als zwei riesige Schwarze Löcher kollidierten und zu einer einzigen Einheit verschmolzen. Das Ereignis wandelte einen Teil der Masse der Schwarzen Löcher in Energie in Form einiger ernsthafter Gravitationswellen um. Diese Wellen erzeugten das als „Zwitschern“ bezeichnete Signal, das die LIGO-Wissenschaftler entdeckten.
Laut einer Pressemitteilung von LIGO, das die Bemühungen von mehr als 1.000 Wissenschaftlern vereint, hatte diese katastrophale Fusion eine Energieleistung, die etwa 50-mal so hoch war wie die des gesamten sichtbaren Universums . Die Organisation wird vom California Institute of Technology und dem Massachusetts Institute of Technology betrieben und unter anderem von der National Science Foundation finanziert.
„Wir haben Gravitationswellen entdeckt“, sagte LIGO-Geschäftsführer David Reitze gegenüber Reportern. "Wir haben es geschafft!"
Wie Einstein in den frühen 1900er Jahren theoretisierte, sind Raum und Zeit im Wesentlichen eine einzige Einheit, Raumzeit, die Sie sich wie eine Tischdecke vorstellen können. Wenn große Objekte wie Schwarze Löcher in der Raumzeit beschleunigen, verursachen sie im Wesentlichen Wellen im Gewebe, die Gravitationswellen sind. Wenn sie in Ton umgewandelt werden, erzeugen die Wellen ein seltsames Zwitschern , das Sie hören können, indem Sie auf den Link klicken.
Das Ereignis war auch das erste Mal, dass Wissenschaftler tatsächlich die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher beobachteten.
"Diese Wellenformen geben Ihnen eine enorme Menge an Informationen", sagte Reitze.
Die Entdeckung, die in einer heute in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlichten wissenschaftlichen Abhandlung ausführlich beschrieben wurde, sorgte weltweit für Aufsehen. So viele Leute verlangten nach mehr Informationen, dass die LIGO-Website zu einem Crawling verlangsamte. Der Webcast der Pressekonferenz zog fast 100.000 Zuschauer an.
Der Fund war ein Zeichen der Rechtfertigung sowohl für Einstein als auch für die von der Regierung finanzierten Bemühungen, Gravitationswellen zu finden, die Berichten zufolge mindestens 620 Millionen Dollar gekostet haben . Die Zwillingsdetektoren von LIGO wurden entwickelt, um Gravitationswellen zu erkennen, wenn sie die Erde erreichen.
Wie dieser Nature-Artikel von 2015 erklärt, wird in jeder Einrichtung ein Laserstrahl aufgeteilt, um durch zwei senkrechte Tunnel zu wandern, von denen jeder etwa 2,5 Meilen (4 Kilometer) lang ist, und dann am Ende von Spiegeln zurück zur Quelle reflektiert wird. wo sie sich gegenseitig stören. Wenn eine Gravitationswelle auftritt, verformen sich die Tunnel leicht und die Entfernung, die die Strahlen zurücklegen, ändert sich, sodass sie nicht mehr übereinstimmen. Das erzeugt ein Signal, das von Geräten gemessen werden kann.
Zwischen 2010 und 2015 wurden die Detektoren von LIGO für 200 Millionen US-Dollar überholt, um sie empfindlicher zu machen. Es war das neue System namens Advanced LIGO, das schließlich das schwache Signal aus dem Fernraum entdeckte.
Der Caltech-Wissenschaftler und Mitbegründer von LIGO, Kip Thorne, sagte, dass Advanced LIGO immer noch nur mit einem Drittel seiner Entwurfsempfindlichkeit arbeitet und dass die Wissenschaftler mit der Feinabstimmung der Ausrüstung „eine enorme Fülle von Gravitationswellensignalen“ erkennen werden. Er sagte voraus, dass „wir im kommenden Jahr mehr sehen sollten“.
Wissenschaftler planen, andere Detektoren an verschiedenen Orten auf der Erde zu verwenden – darunter einen in Japan in der Entwicklung befindlichen und einen weiteren, der in Indien vorgeschlagen wurde – um die Suche nach Gravitationswellen auszuweiten und ihren Standort besser zu lokalisieren, berichtete das Wissenschaftsjournal Nature .
Die jüngste Entdeckung baut auf der Arbeit der Wissenschaftler der Princeton University, Russell A. Hulse und Joseph H. Taylor Jr. auf, Gewinner des Nobelpreises für Physik von 1993 , die geringfügige Veränderungen in der Umlaufbahn eines Doppelpulsars beobachteten , die indirekt die Wirkung der Gravitation zeigten Wellen, ohne sie zu beobachten. Nun scheint es wahrscheinlich, dass die LIGO-Wissenschaftler, die tatsächlich Gravitationswellen identifiziert und aufgezeichnet haben, auch einen Nobelpreis erhalten werden.
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Thorne sagte, dass, obwohl das Erkennen und Studieren von Gravitationswellen „ein viel tieferes Verständnis“ dafür liefern wird, wie sich Verzerrungen in der Raumzeit verhalten, er nicht voraussieht, dass diese Informationen dazu beitragen, Science-Fiction-Fantasien wie Warp-Engines oder Zeitmaschinen zu verwirklichen a Wirklichkeit. „Ich glaube nicht, dass es uns der Zeitreise näher bringen wird“, warnte er. "Ich wünschte, es würde."
Ursprünglich veröffentlicht: 11. Februar 2016
