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Hier forscht Hannover an Einsteins Theorie

Gravitationsforschung Hier forscht Hannover an Einsteins Theorie

Vor 100 Jahren hat Albert Einstein die Existenz von Gravitationswellen vorausgesagt. In den vergangenen Jahren haben Institute für Gravitationsphysik in Washington, Louisiana und eben Hannover daran geforscht. Heute wurde der Beweis in Washington bestätigt, zwei Forscher aus Hannover waren daran beteiligt.

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Ein Gravitationsphysiker erläutert anhand einer Computersimulation die mögliche Ausbreitung von Gravitationswellen.

Quelle: Michael Hanschke/dpa

Hannover. Um 16.30 Uhr hatte  das Albert-Einstein-Institut Hannover, eine Kooperation des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik und der Leibniz Universität Hannover, zu einer Pressekonferenz geladen, um, wie es heißt, aktuelle Informationen zur Gravitationswellenforschung zu verkünden. Ein Livestream zu einer gleichzeitigen Veranstaltungen wurde nach Washington geschaltet.

Der Physiker und Nobelpreisträger Albert Einstein hat bereits vor 100 Jahren in seiner Relativitätstheorie die These von Gravitationswellen aufgestellt: Derartige Wellen beeinflussen die Raumzeit und entstehen durch außergewöhnliche Ereignisse im All – wie etwa das Zusammenstoßen schwarzer Löcher oder auch dem Urknall.

Die Gravitationswellenforschung wird auch am Albert-Einstein-Institut Hannover an der Leibniz-Uni betrieben. Es kooperiert mit dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik. Ein Einblick in das Institut in Ruthe.

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Mithilfe von Gravitationswellen, die ähnlich funktionieren wie Schallwellen, ist es – wie die Forscher aktuell bewiesen haben – möglich, Himmelsphänomene gleichzeitig zu sehen und zu hören.

In Washington und Louisiana standen zur Beweisführung dieser These zwei Detektoranlagen, gemeinsam bilden sie das Advanced Laser Interferometer Observatory (kurz: aLigo), ein weiteres Gravitationswellen-Observatorium mit der Kennung GEO600 steht in Ruthe bei Sarstedt. Sie haben ein schwaches Beben in der Raumzeit aufgespürt, das durch den Zusammenprall zweier Schwarzer Löcher hervorgerufen worden ist. Es ist ein Meilenstein in der Astrophysik.

Und so funktioniert die technische Beweisführung

Wissenschaftler aus Hannover sind wesentlich am Aufspüren der Gravitationswellen beteiligt. Die beiden großen Gravitationswellen-Detektoren aLigo sind erst kürzlich aufgerüstet worden – auch mit Technik aus Hannover. Nach mehreren Testläufen fand die erste reguläre Messphase vom 18. September 2015 bis zum 12. Januar 2016 statt. Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik /Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover ist an mehreren Stellen eingebunden.

Laser: Das hochpräzise Messsystem für den Doppeldetektor in den USA haben Wissenschaftler unter Leitung von Professor Karsten Danzmann in Hannover entwickelt. Die Laser bilden das Herz der aLigo-Observatorien und sind wesentlich für die jetzt erste direkte Messung der Gravitationswellen. Fachleute des Instituts haben gemeinsam mit dem Laserzentrum Hannover das Messsystem entwickelt und permanent verbessert. „Unsere Kollegen haben die Systeme dort 2011 und 2012 aufgebaut, eingemessen und getestet. Das ist nichts, wo man einfach den Startknopf drückt und es funktioniert“, beschreibt Benjamin Knispel. In der Nordstädter Callinstraße läuft ein ein Jahr älteres Modell im Dauerbetrieb. Wenn Störungen oder Verschleiß auftreten, werden die Forscher in den USA vorgewarnt.

Datenanalyse: Die Messdaten aus den USA landen vor allem in Hannover. Seit 2007 hat das Max-Planck-Institut den weltweit größten Computercluster zur Datenanalyse von Gravitationswellen aufgebaut. Rund eine Handvoll weitere Computercluster weltweit werten die Signale der verschiedenen großen Gravitationswellen-Detektoren aus. Der Cluster in Hannover namens Atlas bringt soviel Rechenleistung auf wie alle anderen zusammen. Er besteht aus 3300 Einzelrechnern und erledigt 400 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde (rund 400 Teraflop).

In Hannover arbeiten unter Leitung von Professor Bruce Allen Spezialisten, die auf die Entdeckung unterschiedlicher Anzeichen für Gravitationswellen vorbereitet sind. Eine Gruppe sucht Signale, die beim Verschmelzen von kompakten Objekten wie schwarzen Löchern oder Neutronensternen entstehen. Andere Mitarbeiter halten Ausschau nach unspezifischen Zeichen für die Erhöhung von Gravitationswellenenergie.

Testfeld: Das Max-Planck-Institut betreibt in Ruthe den deutsch-britischen Gravitationswellen-Detektor GEO600, der als eine Art Ideenschmiede funktioniert. Mit einem Kilometer Laufstrecke für das Laserlicht ist der Detektor nicht so empfindlich wie die größeren Anlagen in den USA. „Um dennoch viel herauszuholen, haben wir immer wieder neue Technologien entwickelt“, erklärt Knispel. Die Laseranlage, die Gravitationswellen erspüren will, darf zum Beispiel nicht mitwackeln, wenn die Erde sich bewegt. Britische Forscher haben dafür eine besondere Methode zum Aufhängen der Spiegel ersonnen und in Ruthe getestet. Das sei ein Grund, warum Ligo so gut funktioniert.

bil/kad

 

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