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Wann kommt der Nachweis?

Neue Detektoren könnten innerhalb eines Jahres Erfolg haben

Wie auch die anderen großen interferometrischen Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo erreicht GEO600 heute Empfindlichkeiten, die schon durch Störungen auf subnuklearen Längenskalen beeinträchtigt werden können. So kann GEO600 beispielsweise bei einer Messzeit von einer Sekunde Spiegelvibrationen nachweisen, die nur einem Hundertstel Prozent eines Protondurchmessers entsprechen.

Die Verschmelzung von zwei Neutronensternen erzeugt starke Gravitationswellen, kommt aber nur selten vor © NASA/ Dana Berry

Und doch reicht die Empfindlichkeit für eine Detektion heute noch immer nicht aus. In jahrelangen gemeinsamen Datenläufen der weltweit existierenden Detektoren wurden einige Petabyte an Daten aufgenommen und analysiert, aber es konnte bisher noch keine Gravitationswelle beobachtet werden.

Ein Grund dafür: Die dafür notwendigen astrophysikalischen Ereignisse sind in dem beobachteten Himmelsvolumen einfach zu selten. Eine Supernova kommt beispielsweise in der Milchstraße nur etwa alle 50 Jahre vor. Das Verschmelzen von Neutronensternenpaaren oder schwarzen Löchern ist noch seltener, sodass auch deren größere Signalstärke und damit die größere Reichweite der Detektoren für solche Signale noch keinen Erfolg brachte.

Zehnfache Empfindlichkeit – Tausendmal mehr Volumen

Dies soll sich mit der nächsten, jetzt im Bau befindlichen Detektorgeneration (advanced LIGO und advanced Virgo, GEO-HF) ändern, die eine zehnfach bessere Empfindlichkeit verspricht als bisher. Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ist an diesem Fortschritt durch den Einbau neuartiger Technologien am eigenen Detektor GEO600 und durch das Bereitstellen vom Hochleistungslasersystem für die advanced LIGO-Detektoren beteiligt.

Luftbild des Virgo-Gravitationswellendetektors
Gravitationswellen-Detektor Virgo. Er wird zurzeit zu noch größerer Empfindlichkeit ausgebaut. © The Virgo collaboration / Public Domain

Die von der Gravitationswelle verursachte Längenänderung wird umgekehrt proportional mit dem Abstand zur Quelle kleiner. Mit einer zehnfach besseren Empfindlichkeit kann man daher zehnmal weiter entfernte Ereignisse aufspüren. Mit einem zehnfachen Radius aber wird das eingeschlossene Volumen tausendmal größer – der Bereich des Weltraums, der erfasst wird, wächst damit enorm.

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Forscher sind daher relativ sicher, mit der nächsten Detektorgeneration schon innerhalb eines Jahres Gravitationswellen nachweisen zu können – trotz einer recht großen Unsicherheit über die Häufigkeit der Quellen. Der Ausbau macht bei allen Detektoren weltweit große Fortschritte: Voraussichtlich sollen sie im Jahr 2015 in Betrieb genommen werden.

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MPG Jahrbuch, Harald Lück / Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
Stand: 27.09.2013

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Gravitationswellen
Einsteins Wellen in der Raumzeit auf der Spur

Wenn die Raumzeit Wellen schlägt
Gravitationswellen und das Problem ihres Nachweises

Die erste Generation
Gravitationswellen-Detektoren: Winzigen Dehnungen und Stauchungen auf der Spur

Wann kommt der Nachweis?
Neue Detektoren könnten innerhalb eines Jahres Erfolg haben

Nächster Schritt: Einstein Telescope
Gravitationswellen-Astronomie und die Zukunft

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