Volltextsuche über das Angebot:

1 ° / -6 ° wolkig

Navigation:
Auf der Jagd nach Einsteins Wellen

Gravitationsphysik an der Leibniz-Uni Auf der Jagd nach Einsteins Wellen

Professor Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, und sein Team an der Leibniz-Uni wollen Gravitationswellen messen und dem Kosmos einige seiner Geheimnisse entlocken.

Voriger Artikel
Salafist darf nicht nach Afghanistan ausreisen
Nächster Artikel
Das Pindopp schließt am 29. September

Professor Karsten Danzmann ist Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik. 

Quelle: Alexander Körner

Hannover. Professor Karsten Danzmann weiß schon genau, wo er in der Nacht vom 26. November sein wird. In stockdunkler tropischer Nacht, umsirrt von Moskitos, wird er am Rande des Regenwalds von Kourou den Start einer kleinen europäischen Vega-Trägerrakete beobachten. „Obwohl wir da nichts Sinnvolles machen können“, räumt der Physiker ein.

Doch der Augenblick ist aufregend genug. Die Rakete trägt den Satelliten LISA Pathfinder (LPF) ins All. Eine Fracht, die Danzmann sehr am Herzen liegt. LPF enthält ein hochempfindliches Lasermesssystem, mit dem der hannoversche Forscher und sein Team eines Tages Gravitationswellen aufspüren und nachweisen wollen. Albert Einstein hat deren Existenz vorausgesagt. Gemessen hat sie aber noch keiner. Gelingt dies, dann könnten einige große Rätsel des Weltalls vielleicht gelöst werden.

Karsten Danzmann im Interview

Video: http:wissen.hannover.de

Vor allem erfordert die Suche nach den geheimnisvollen Wellen einen langen Atem. Danzmann bereitet die LISA-Pathfinder-Mission mit seinem Team in der Nordstädter Callinstraße seit 1998 vor. Sie ist ein wichtiger Schritt hin zu eLISA, einem Gravitationswellen-Observatorium im All. An diesem Projekt arbeitet der Forscher bereits seit 1992. „In unserem Gebiet braucht man nicht einfach Geduld, sondern ein langes Leben.“ Für das eLISA-Observatorium gab es bereits einen 6400 Seiten starken detaillierten Plan. Doch 2011 kündigte die US-Raumfahrtagentur NASA ihren Beitrag zur Finanzierung - etwa die Hälfte der Gesamtkosten. „Wir haben das dann so hingetüddelt, dass wir mit weniger Geld hinkommen.“ Weniger Geld, aber mehr Geduld. Die eLISA-Mission soll nun im Jahr 2034 starten. Danzmann, heute 60, schreckt das nicht. Er wolle 120 werden, scherzt der Wissenschaftler, und schiebt nach: „Solche Sachen brauchen ein großes Team mit Leuten in allen Altersgruppen. Das hängt nie an einem Einzelnen.“

Bei LISA Pathfinder geht es nun darum, die Messtechnik für die spätere große LISA-Mission unter echten Bedingungen im All zu testen. „Wir glauben natürlich, dass das System funktioniert. Aber es gibt Dutzende von Einflussfaktoren, die einen ärgern können“, sagt Danzmann. Herzstück sind zwei würfelförmige Goldklötze, die auf Armlänge voneinander entfernt jeweils in einem Vakuumbehälter schweben. Ihre Position zueinander soll frei von Störungen gehalten werden. Deshalb ist bereits der Raketenstart eine große Herausforderung. Per Laserinterferometrie wird die genaue Lage der Testmassen und des sie umgebenden Satelliten gemessen, besondere Mechanismen gleichen drohende Abweichungen aus. Die Schubkraft der Triebwerke, die die Lage des Satelliten regeln, ist so fein abstufbar, dass sie der Gewichtskraft eines Sandkorns auf der Erde entspricht.

Im All soll der Satellit seine feste Position am Lagrange-Punkt 1 erreichen, dort heben sich Anziehung von Erde und Sonne auf. Eigentlich ein Ort zum perfekten Schweben. Doch selbst die Sonnenstrahlen sind bei diesem Experiment ein Störfaktor. „Das Licht pustet den Satelliten weg. Das wirkt vielleicht wie das Gewicht eines Blatts Papier. Mehr ist das nicht. Aber wir wollen auch solche Störkräfte aufspüren“, erklärt Danzmann. Wenn alles klappt, hält das System die Messeinrichtung stabil. Das wäre ein wichtiger Schritt hin zum Gravitationswellen-Observatorium im All.

Video: Gravitationswellen

Video: http:wissen.hannover.de

Für die großen Mission eLISA sollen drei Satelliten in gleichem Abstand positioniert werden, dann aber rund eine Million Kilometer voneinander entfernt. Die Lasermessung verläuft in dieser Anordnung jeweils zwischen zwei Würfeln in unterschiedlichen Satelliten. Die Idee: Wenn die Messkörper eine exakt festgelegte schwebende Position haben, wird eine vorbeilaufenden Gravitationswelle den Abstand zwischen den beiden Körpern ganz leicht verändern. Und die Wissenschaftler haben ihren Fang gemacht.

Doch zunächst fiebert Danzmanns Team den Messdaten aus dem All entgegen. Bereits jetzt proben seine Mitarbeiter im ESA-Kontrollzentrum in Darmstadt den Ernstfall und analysieren bei der europäischen Weltraumagentur Testdaten. Sobald LISA Pathfinder seine Position erreicht hat, bleiben den Wissenschaftlern sechs Monate Zeit für ihre Experimente. „Wir brauchen dann rund 30 Leute, damit wir den Satelliten rund um die Uhr überwachen können.“ Weitere Teams arbeiten in Hannover und dem italienischen Trento, wo der zweite wissenschaftliche Missionsleiter sitzt. „Falls der Satellit sich anders verhält als erwartet, geben wir neue Befehle“, sagt Danzmann.

Und bald kann sich die Laser-Messtechnik aus Hannover in einem ganz praktischen Feld beweisen. Bei der GRACE Follow-On-Mission geht es um die Überwachung des Grundwasserhaushalts auf der Erde mittels Satelliten und andere Anzeichen für den Klimawandel. Ein konfliktreiches Feld, denn wo Nachbarstaaten Wasser zurückhalten, drohen Hungersnöte und Dürren. Die Testmission startet 2017 - aus Forschersicht also übermorgen. Für die Wissenschaftler geht es jetzt Schlag auf Schlag.

Kleine Welle, großes Rätsel

Jede Bewegung von Masse im Kosmos, vom einzelnen Gasmolekül bis zur Sternenexplosion, löst laut Einstein eine Gravitationswelle aus. So ähnlich wie ein Stein auf der Wasseroberfläche, wenn er in einen Teich plumpst. Allerdings kräuseln Gravitationswellen nicht den See, sondern stauchen und verzerren Raum und Zeit, während sie sich mit Lichtgeschwindigkeit im All ausbreiten. Anders als die Wasserwelle verliert die Gravitationswelle nie ihre Energie und pflanzt sich theoretisch unendlich fort. Das heißt: Alle jemals erzeugten Wellen laufen noch durchs All. Gelingt es, sie zu vermessen, könnten sie verraten – wie sich aus der Welle im Teich manchmal auf den Stein schließen lässt –, was sie ausgelöst hat, Planetenkollisionen, die Geburt Schwarzer Löcher, womöglich der Urknall. Das große Problem der Forscher: Gravitationswellen sind sehr klein. Explodiert irgendwo ein Stern, ändert sich der Abstand der Erde zur Sonne (rund 150.000.000.000 Meter) gerade mal um etwa 50 Pikometer (0,000.000.000.050 Meter) – das entspricht der Größe eines Wasserstoffatoms.

Wissen aus Hannover

An der Forschungsmission LISA Pathfinder sind hunderte Wissenschaftler und Ingenieure aus sieben europäischen Ländern beteiligt. Das Wissen dafür kommt aus Hannover. Professor Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, und Professor Stefano Vitale von der Universität Trento sind gemeinsam die wissenschaftlichen Leiter der Mission. Das hochsensible Lasermessverfahren, das im All getestet werden soll, und die Prototypen dafür haben die Wissenschaftler am Institut in der Callinstraße entwickelt.

Die Geräte, die tatsächlich ins All fliegen, sind unter der Systemverantwortung von Airbus Defense and Space gefertigt worden. Das Forscherteam in Italien ist spezialisiert auf die Testmasse und das umgebende Gehäuse. Zusammengebaut und getestet wurde der Satellit jetzt bei der Airbus-Tochter IABG in Ottobrunn bei München. Am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover und dem Institut für Gravitationsphysik der Leibniz-Universität arbeiten rund 200 Mitarbeiter. 40 davon, darunter auch etliche Doktoranden, gehören zur so genannten „Space“-Gruppe, die sich um LISA Pathfinder kümmert.

In Ruthe unterhält das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik den deutsch-britischen Gravitationswellen-Detektor GEO600. Weitere irdische Detektoren stehen in Italien, Japan und den USA. Sie wurden oder werden aktuell alle mit wesentlich feinerer Messtechnik ausgestattet. Die Anlagen in den USA starten jetzt wieder neu, für ihren Umbau kamen wichtige Teile wie die Lasersysteme aus Hannover. GEO600 misst kontinuierlich weiter und wird die dreimonatige Messkampagne der US-Anlagen bis Mitte Dezember begleiten. Der Wettlauf um die Wellen geht in eine neue Runde.

Voriger Artikel
Nächster Artikel
Mehr Aus der Stadt
Es war einmal in Hannover. Aber wo?

Auf in eine neue Runde: Sie kennen sich in Hannover aus? Zeigen Sie es! Schauen Sie sich die historischen Stadtansichten an, und erraten Sie, wo die Aufnahmen gemacht wurden. Direkt hinter dem historischen Foto sehen Sie die Auflösung – in Form eines aktuellen Vergleichsbildes.

Hanova zieht in Bürogebäude am Klagesmarkt

Jahrelang wurde um die Bebauung der historischen Marktfläche gestritten 
– jetzt ist das erste Gebäude nutzbar. Am Montag ziehen die Mitarbeiter der Wohnungsgesellschaft Hanova ein.