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Bild: ESO

Gravitationswellen

Diese Illustration zeigt die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher und die Gravitationswellen, die entstehen, wenn sich die Schwarzen Löcher spiralförmig aufeinander zu bewegen.
Bild: LIGO/T. Pyle

Gravitationswellen übertragen die Gravitationskraft oder Anziehungskraft. Wenn sich ein Objekt bewegt, löst es eine Gravitationswelle aus und macht damit die veränderte Anziehungskraft für andere Objekte spürbar. Das kann so etwas kleines wie ein Löffel sein, der zu Boden fällt oder etwas gigantisches, wie zwei Schwarze Löcher, die kollidieren. Kollidierende Schwarze Löcher verändern die Gravitation natürlich stärker, als ein zu Boden fallender Löffel, da sie viel mehr Masse haben.
Die Vermutung, dass es Gravitationswellen gibt, kam Anfang des 20 Jahrhunderts auf. Die Allgemeine Relativitätstheorie besagt unter anderem, dass sich nichts schneller als Licht fortbewegen kann. Folglich können auch Änderungen in der Gravitation nicht schneller als Licht sein. Bis dahin nahmen Forschende aber an, dass sich gravitative Veränderungen sofort bemerkbar machen ohne zeitliche Verzögerung. Gravitationswellen würden erklären, wie sich Änderungen in der Gravitation ausbreiten, ohne die Lichtgeschwindigkeit als maximale Geschwindigkeit in Frage zu stellen.

Erstmals 2016 nachgewiesen

2016 berichteten Forschende der LIGO-Kollaboration (Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium-Kollaboration) - siehe Kasten rechts - erstmals, dass sie im Herbst 2015 solche Gravitationswellen gemessen haben, die tatsächlich aus einer Kollision zweier Schwarzer Löcher erzeugt wurden.

Bei einem Interferometer wird eine eintreffende Lichtwelle in zwei Teile aufgeteilt. Beide Teile durchlaufen zwei senkreicht zueinanderstehende genau gleich lange Tunnel, werden an deren Ende gespiegelt und kehren an den Ausgangspunkt zurück. Die zurückkehrenden Wellen überlagern sich (sie interferieren) - wenn es keine Störung gibt - auf eine ganz bestimmte Art, die festgehalten wird. Durch Gravitationswellen verändert sich wechselnd die Länge des einen und des anderen Tunnels. Die beiden zurückkehrenden Wellen überlagern sich nun anders. Diesen Effekt können Forschende messen und daraus schliessen (wenn andere Einflüsse ausgeschlossen sind), dass eine Gravitationswelle eingetroffen ist.

Funktionsweise LIGO Interferometer