Wird LISA Einstein Recht geben?


Raum und Zeit sind auch nicht mehr das, was sie früher einmal waren – unbeeinflussbare und absolute Dimensionen des Universums. So beschrieb sie Isaac Newton im 17. Jahrhundert. 1915 vollendete Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie, die unsere Vorstellungen von Raum und Zeit grundlegend änderte. Die Allgemeine Relativitätstheorie behandelt eine der fundamentalen physikalischen Kräfte – die Gravitation beziehungsweise die Schwerkraft. Diese Kraft verursacht das Gewicht von Gegenständen, die Bewegung der Planeten um die Sonne, die Entstehung Schwarzer Löcher und wirkt der Expansion des Universums entgegen.

LISA soll Gravitationswellen nachweisen. Bild: ESA

Einsteins Theorie sagt die Existenz von so genannten Gravitationswellen vorher. Gravitationswellen ändern die Struktur der Raumzeit, sie stauchen und dehnen den Raum an sich – ähnlich wie eine durch einen Steinwurf verursachte Welle sich im Wasser ausbreitet. Gravitationswellen entstehen, wenn eine Masse beschleunigt wird. Besonders starke Gravitationswellen werden von explodierenden Sternen oder Schwarzen Löchern verursacht. Die Änderungen des Gravitationsfeldes, also die Raumverzerrungen, die dabei auftreten, breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit als Gravitationswellen aus. Eine solche Gravitationswelle bewirkt eine kurzfristige, rhythmische Stauchung und Dehnung des Raums: Die Abstände zwischen Objekten oder zwei beliebigen Punkten im Raum ändern sich.

LISA – ein riesiges Dreieck im All soll Gravitationswellen nachweisen

Um Gravitationswellen nachzuweisen, bräuchte man eigentlich nur zwei Test-Massen, deren Abstandsänderung gemessen wird. Das Problem ist: Die Wirkung von Gravitationswellen ist äußerst klein und daher nur schwer nachweisbar. Bei einem Abstand der Testobjekte von einem Kilometer beträgt die Abstandsänderung nur Bruchteile eines Atomkerndurchmessers. Deshalb ging Einstein ursprünglich davon aus, dass man Gravitationswellen wohl niemals nachweisen werde. Bislang gibt es auch nur indirekte Hinweise, die sich aus astronomischen Beobachtungen ergeben. Aber der direkte Nachweis von Gravitationswellen lässt vielleicht gar nicht mehr lange auf sich warten: Neben mehreren Gravitationswellen-Detektoren auf der Erde ruhen die Hoffnungen auf LISA (Laser Interferometer Space Antenna), eine gemeinsame Mission der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA und der Europäischen Weltraumorganisation ESA. LISA soll im Jahr 2020 im All installiert werden und wird aus drei Satelliten mit Testmassen bestehen. Die drei Satelliten bilden die Ecken eines Dreiecks, dessen Seiten jeweils fünf Millionen Kilometer lang sind. Wird nun der Weltraum durch Gravitationswellen gekrümmt, so verändert sich der Abstand der Satelliten untereinander. Mittels Laser sollen diese kleinsten Abstandsveränderungen gemessen werden. Ob LISA Einstein also Recht geben wird, wird man erst in einigen Jahren wissen.


Mehr zum Thema: