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Lisa Pathfinder: Die Technik zur Gravitationswellenmessung funktioniert

Es kann losgehen mit dem Messen der Gravitationswellen im Weltall: Die Technik funktioniert besser als gedacht, wie die Testmission ergeben hat. Allerdings ist dennoch Geduld gefragt.

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Lisa Pathfinder: Erwartungen bei weitem übertroffen
Lisa Pathfinder: Erwartungen bei weitem übertroffen (Bild: ESAC.Carreau)

Es war eine wissenschaftliche Sensation, als Anfang des Jahres Astrophysiker vom Ligo-Observatorium in den USA erklärten, Gravitationswellen nachgewiesen zu haben. Europäische Forscher wollen künftig Gravitationswellen vom Weltall aus erforschen. Die Technik dafür scheint sehr gut zu funktionieren.

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Laser Interferometre Space Antenna (Lisa) Pathfinder heißt die Sonde, die die Europäische Raumfahrtagentur (European Space Agency, Esa) im Dezember 2015 ins All geschossen hat. Sie soll die Technik für die künftige Forschungsmission Elisa erproben.

Lisa befindet sich am Lagrange-Punkt 1

Der Lisa Pathfinder erreichte Ende Januar seinen Orbit am Lagrange-Punkt 1, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, und ist seit dem 1. März im Einsatz. Im Inneren der Sonde befinden zwei Würfel aus Gold, die 46 Millimeter groß sind und 2 Kilogramm wiegen. Am Lagrange-Punkt 1 heben sich die Anziehungskräfte von Sonne und Erde gegenseitig auf. Das bedeutet, die Würfel befinden sich in einem freien Fall und schweben in einem Abstand von 38 Zentimetern in der Sonde.

Die Steuerdüsen von Lisa sorgen dafür, dass die Sonde ihre Position hält - und die Würfel in ihrem Inneren. Ein Laserinterferometer misst ständig den Abstand zwischen den beiden Würfeln und ihre Ausrichtung zueinander. Die Genauigkeit dieser Messungen liegt im Pikometerbereich.

Die Würfel sind im freien Fall

Die Messergebnisse zeigten, dass die beiden Testmassen frei im Weltall fielen und nur dem Einfluss der Schwerkraft unterlägen, schreiben die Forscher des Lisa-Teams in der Fachzeitschrift Physical Review Letters. Die Isolation von äußeren Störkräften sei fünfmal besser als erwartet. "Mit Lisa Pathfinder haben wir den ruhigsten der Menschheit bekannten Ort geschaffen", sagt Karsten Danzmann, Direktor des Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. "Die Leistung der Mission ist spektakulär und übertrifft alle unsere Erwartungen bei weitem."

Mitte der 2030er Jahre will die Esa das Gravitationswellen-Observatorium Elisa ins All schicken. Es soll aus drei Sonden bestehen, von der jede zwei dieser Würfel an Bord haben wird. Die drei Sonden werden etwa eine Million Kilometer voneinander entfernt im All positioniert. Gemessen wird jeweils die Entfernung zwischen den Würfeln benachbarter Sonden.

Elisa soll niederfrequente Wellen erfassen

Läuft eine Gravitationswelle, also eine Störung der Raumzeit, durch die Konstellation hindurch, lässt sich das messen. Elisa soll Gravitationswellen im Bereich von 0,1 Millihertz bis 1 Hertz nachweisen. Gravitationswellen in diesem Bereich lassen sich auf der Erde nicht erfassen. Sie sollen beispielsweise bei der Verschmelzung von extrem massereichen schwarzen Löchern entstehen. Möglicherweise kann Elisa auch Gravitationswellen des Urknalls nachweisen.

Albert Einstein hatte Gravitationswellen in seiner allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt. Erst in diesem Jahr konnte sie experimentell nachgewiesen werden.



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bvdb 09. Jun 2016

Eine solche sehr theoretische Definition von "Freier Fall" meinte ich nicht. Sondern die...

chefin 09. Jun 2016

Der Nutzen war gefragt Und der Nutzen von Grundlagenforschung ist nunmal Die Grundlagen...

lestard 08. Jun 2016

Eine einzelne dieser Sonden kann ja keine Gravitationswellen messen, auch nicht...

rtlgrmpf 08. Jun 2016

Stimmt latürnich. Lisa ist ja am Erde-Sonne-L1. Es dürfte dort auch noch etwas ruhiger...

SRX-178 08. Jun 2016

Im Physik Studium lernst du alle Sachen nochmal von Grund auf. Sie vorher in der Schule...


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