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Upgrade für Gravitationswellen-Detektor
von Stefan Deiters
astronews.com
9. April 2008
Der Gravitationswellen-Detektor LIGO soll in den kommenden
Jahren ein wichtiges Upgrade erhalten. Dafür stellte die amerikanische
National Science Foundation jetzt insgesamt rund 205 Millionen Dollar über
einen Zeitraum von sieben Jahren zur Verfügung. Mit Advanced LIGO soll
die Empfindlichkeit des Detektors um den Faktor Zehn erhöht werden. Die Forscher
hoffen dann auf fast tägliche Messungen von Gravitationswellen.
Die LIGO-Anlage in Livingston im US-Bundesstaat
Louisiana.
Foto: Caltech / LIGO |
"Wir erwarten, dass wir mit dem neuen Instrument nahezu täglich
Gravitationswellen detektieren werden", gibt sich Jay Marx vom California
Institute of Technology zuversichtlich. Marx ist geschäftsführender
Direktor des LIGO Laboratory. "Die Ergebnisse werden so gut sein, dass
wir sie mit theoretischen Modellen von Neutronensternen und Schwarzen Löchern
vergleichen können."
Gravitationswellen sind wellenförmige Verzerrungen in der Raumzeit, jenem
Konstrukt, das nach Albert Einsteins Relativitätstheorie Raum und Zeit
beschreibt. Sie entstehen durch äußert energiereiche Ereignisse im Universum,
etwa bei der Kollision von zwei Schwarzen Löchern. Gravitationswellen werden von
beschleunigten Massen ausgesandt, ganz so wie Radiowellen von beschleunigten
Ladungen erzeugt werden.
"Diese Verzerrungen in der Raumzeit", so ergänzt David Reitze von der
University of Florida, "treffen auch die Erde und bringen uns damit eine
ganze Reihe von Informationen über das Ereignis bei dem sie entstanden sind
sowie über die Natur der Schwerkraft, die auf andere Weise nicht zugänglich
sind."
Gravitationswellen, von Albert Einstein vorausgesagt, wurden bislang noch nie
direkt gemessen. Allerdings konnte man ihren Einfluss beispielsweise bei zwei
sich umkreisenden Neutronensternen sehr genau messen. Die dabei gewonnen Daten
stimmten hervorragend mit der Theorie überein, so dass sich die Wissenschaftler
sehr sicher sind, dass die Wellen existieren. Der beste Beweis wäre aber
natürlich die direkte Messung. Dies versuchen seit Jahren diverse Projekte auf
der Erde, darunter auch das GEO600-Projekt, das einen kleinen Detektor bei
Hannover betreibt.
Das Prinzip ist bei GEO600 und bei LIGO ähnlich. Der Detektor besteht aus
zwei rechtwinklig angeordneten Tunneln, in denen Laserstrahlen zwischen Spiegeln
hin- und her laufen. Die Tunnel treffen an einer Stelle aufeinander. Dort
überlagern sich die Strahlen, wobei ein ganz bestimmtes Lichtmuster entsteht.
Trifft eine Gravitationswelle auf den Detektor, zieht sie der Tunnel ein klein
wenig in die Länge oder staucht ihn. Dadurch verändert sich die Laufstrecke der
Laserstrahlen, sodass sie kurzzeitig ein anderes Lichtmister erzeugen.
Zusätzlich mit der angestrebten Empfindlichkeitserhöhung um den Faktor 10
wird Advanced LIGO auch in der Lage sein, einen größeren
Frequenzbereich abzusuchen. Die Verbesserungen, so David Shoemaker vom
Massachusetts Institute of Technology, Projektleiter von Advanced LIGO,
"werden es uns erlauben, Daten, zu deren Gewinnung wir bislang ein Jahr benötigt
haben, in wenigen Stunden zu erhalten." Die Gravitationswellen-Suche würde
dadurch zu einem regelrechten Beobachtungsinstrument werden.
LIGO ist ein internationales Projekt, an dem auch deutsche Forscher beteiligt
sind. So kommt aus Deutschland ein sehr stabiler Laser (astronews.com
berichtete). Wissenschaftler aus Großbritannien liefern spezielle Bauteile für
die Spiegel der Apparatur.
"Advanced LIGO wird eines der wichtigsten wissenschaftlichen
Instrumente des 21. Jahrhunderts werden", meint Bernard F. Schutz vom
Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in
Potsdam. "Wir vom deutsch-britischen GEO600-Projekt sind sehr erfreut darüber,
dass wird durch unserer langjährige Zusammenarbeit mit LIGO einige
Kerntechnologien für Advanced LIGO beitragen können, die wir zuvor mit
unserem GEO600-Instrument getestet haben." Nach umfangreichen Tests soll
Advanced LIGO 2014 mit wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen.
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