So sehen Gravitationswellen aus - im Modell.

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Physik
02/09/2016

Hatte Einstein doch recht?

Es gibt sie, es gibt sie nicht - viel Aufregung um Albert Einsteins Graviationswellen.

von Gabriele Kuhn, Susanne Mauthner-Weber, Sandra Lumetsberger

Schuld an allem ist Lawrence Krauss. Der US-Physiker der Arizona State University hatte bereits im Herbst Spekulationen in die Welt gesetzt. Und weil er 197.000 Twitter-Follower hat, blieb das nicht unbemerkt: Ein internationales Forscherteam habe wohl eine Gravitationswelle gemessen. Am Montag legte Krauss nach – die Info sei von anderen Quellen bestätigt worden.

Und tatsächlich: Für Donnerstag haben die National Science Foundation, Forscher des California Institute of Technology (Caltech), des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der LIGO-Kollaboration zu einer Pressekonferenz eingeladen, um über den aktuellen Stand der Forschung zum Nachweis von Gravitationswellen zu informieren.

Der direkte Nachweis von Gravitationswellen? Zumindest Physiker sind elektrisiert. In der Community spekuliert man – noch ehe etwas publiziert ist – über den Nobelpreis. Die Existenz dieser Wellen wurde 1918 von Albert Einstein vorausgesagt. Er leitete sie aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie ab. Gravitationswellen entstehen demnach immer dann, wenn Massen beschleunigt werden. Sie sind Verzerrungen in der Raum-Zeit-Struktur und breiten sich wellenförmig mit Lichtgeschwindigkeit im Universum aus. Vor allem kosmische Großereignisse wie Sternen-Explosionen oder verschmelzende Schwarze Löcher erzeugen, so die Theorie, Gravitationswellen.

Seit Jahren arbeiten Physiker rund um die Welt an immer empfindlicheren Detektoren, um diese Wellen zu messen – vergeblich. Denn die Messung ist extrem schwierig: Eine solche Welle dehnt und staucht den Raum zwar – aber auf ein paar Kilometer nur um Bruchteile eines Protonen-Durchmessers (wer es genau wissen will: 0,84184 Femtometer ist der Durchmesser eines Protons; und ein Femtometer entspricht 0,000.000.000.000.001 Meter). Sogar bei der Explosion einer Supernova oder zwei sich rasant umkreisenden Schwarzen Löchern sind die Auswirkungen auf die Raumzeit so gering, dass ein Nachweis von Gravitationswellen extrem aufwendig ist.

Neues Observatorium

Seit September steht nun aber ein Observatorium zur Verfügung, das leistungsfähiger ist als alle bisherigen: das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Genau dort soll, glaubt man Krauss, jetzt die Gravitationswelle gesichtet worden sein. Nun müsste man eine Twitter-Nachricht nicht allzu ernst nehmen, wenn der Absender nicht gerade Lawrence Krauss wäre. Er gehört in den USA zu den Topforschern , ist Mitglied der American Physical Society und das "Wissenschaftsgesicht" im US-Fernsehen.

Trotzdem nervt er die LIGO-Forscher, die auf ihr Recht pochen, eine wissenschaftliche Entdeckung erst dann zu publizieren, wenn diese ausreichend verifiziert ist. Und das ist eine Frage der statistischen Auswertung, die viel Zeit braucht. Während Wissenschaftler früher lange im kleinen Kreis über unveröffentlichte Erkenntnisse diskutieren konnten, werden sie heute von sozialen Netzwerken unter Druck gesetzt. Dort lockt der schnelle Ruhm: Spektakuläre Neuigkeiten verbreiten sich mit großer Geschwindigkeit, selbst wenn es Gerüchte sind.

Und noch ein anderes, womöglich sogar gravierendes Problem gibt es: übermotivierte Wissenschafter. Der schwedische Astrophysiker Jan Conrad las ihnen erst unlängst in Nature die Leviten: Statt immer wieder "bahnbrechende" Ergebnisse schlecht geprüft herauszuposaunen, sollten sie – wie früher – erst einmal ihre Hausaufgaben machen: noch mehr Daten sammeln, auswerten, prüfen, unabhängige Kollegen auf die vermeintliche Sensation schauen lassen. Etwas, das früher selbstverständlich gewesen sei.

Gravitationswellen! Was, bitte? Die Gravitationswellenforschung reicht bis ins Jahr 1915 zurück. Damals vollendete Einstein die Allgemeine Relativitätstheorie und schuf damit ein neues Weltbild. Die Schwerkraft (Gravitation) ist bei ihm keine Kraft mehr wie noch bei Newton, sondern eine Eigenschaft von Raum und Zeit. Massen verzerren die Raumzeit, und diese Verzerrung beeinflusst die Bewegung von Licht und Materie. Wenn Massen sich beschleunigt bewegen, erzeugen sie in der Raumzeitgeometrie Störungen, die wellenartige mit Lichtgeschwindigkeit den Raum durcheilen. Das sind Gravitationswellen. Man kann sich das vorstellen wie sich ausbreitende Wellen auf einem Teich, in den man einen Stein geworfen hat. Albert Einstein selbst glaubte, der Effekt sei so klein, dass man Gravitationswellen wohl nie beobachten werde können. Sein Pessimismus war damals durchaus berechtigt, denn die Leistungen von Gravitationswellen sind überaus gering und die daraus resultierende „Kräuselung“ der Raumzeit ist extrem klein. Heute gibt es weltweit aber mehrere Anlagen, mit denen man versucht sie aufzuspüren.

Was werden die Forscher am Donnerstag sagen?

Vergangenen Montag folgte der nächste Schritt – Krauss gab bekannt, dass die Info von anderen Quellen bestätigt worden ist. Kommenden Donnerstag soll es angeblich so weit sein. Da wollen Forscher in den USA und in Italien bei Pressekonferenzen über den aktuellen Stand der Suche nach den von Albert Einstein vor 100 Jahren vorausgesagten Störungen in der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit in Form einer Welle ausbreiten, bekannt geben. Klingt nobelpreisverdächtig – vorausgesetzt, es ist wirklich so. Denn natürlich stehen auch Wissenschaftler mehr denn je unter Druck – und jagen mitunter voreilig spektakuläre Meldungen ins Netz, die sich am Ende mehr als Urknallerl denn als Urknall entpuppen.

Wie auch immer - es bleibt spannend. Spätestens am Donnerstag, 16.30 MEZ, werden wir ein bisschen klüger sein. Dann wird klar, ob die "Wellen-Meldung" wieder einmal viel Lärm um nichts war oder ob Einstein tatsächlich Recht hatte. Das allerdings wäre eine wissenschaftliche Sensation.

Es wird Neuigkeiten geben

Er ist seit 2007 an der LIGO-Kollaboration beteiligt, einem der größten Experimente zum Nachweis der Gravitationswellen: Der österreichische Physiker Sascha Husa von der Universität der Balearen in Palma de Mallorca.

KURIER: Ärgern Sie die viralen Gerüchte zum angeblichen Nachweis von Gravitationswellen?

Hilfreich ist es nicht, wissenschaftliche Neuigkeiten sind kompliziert. Es ist immer besser, wenn jene sie erzählen, die involviert sind und dafür Verantwortung übernehmen. Aber wenn jemand glaubt, er müsse sich profilieren …

Wie forschen Sie derzeit?

Wir entwickeln Computerprogramme, die z.B. die Kollision schwarzer Löcher simulieren und die dabei erzeugten Gravitationswellen vorhersagen. Welche Signale kommen an? Welche passen am besten? Es ist wie in einer lauten Bar, in der du ein Lied hörst, aber nicht weißt welches. Du vergleichst sie und versucht sie zuzuordnen.

Warum sind Gravitationswellen eigentlich so spannend?

Sie sind wesentlicher Bestandteil der Relativitätstheorie. Sie ist eine elegante, komplizierte Theorie, mit der man komplizierte Dinge vorhersagen kann, die von unserem alltäglichen Leben ziemlich weit entfernt sind.

Was sind die Folgen, wenn am Donnerstag tatsächlich der Nachweis von Gravitationswellen präsentiert wird?

Ich muss voraus schicken: Es wird Neuigkeiten geben, aber ob wirklich etwas entdeckt worden ist oder was es sein könnte – dazu möchte ich nichts sagen (lacht). Generell ist es so, dass es eine Bereicherung für die Astronomie wäre. Die Leute wollen ja wissen, was im Universum passiert.

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