So fängt man Gravitationswellen

Die Messung von Gravitationswellen ist von enormer Bedeutung für die Grundlagenforschung, da uns Gravitationswellen Auskunft über die ersten Momente des Universums nach dem Urknall geben könnten. Dass die Messung überhaupt gelingen konnte, ist vor allem aber auch eine technische Glanzleistung, die enormer Präzisionsarbeit bedarf.

Das US-Gravitationswellenobservatorium Ligo, dem der erste Nachweis gelang, besteht aus zwei baugleichen Observatorien, die sich in Hanford, Washington, und in Livingston, Louisiana, befinden. Zwei Observatorien sind notwendig, um Störsignale zu erkennen und die Richtung, aus der die Gravitationswellen kommen, eingrenzen zu können.

Das Grundprinzip der LigoObservatorien ist die Interferometrie. In einem Interferometer werden Lichtstrahlen in rechtem Winkel zueinander ausgesendet, von einem Spiegel reflektiert und wieder im Ausgangspunkt detektiert. Unterscheiden sich die Längen der beiden Wege auch nur minimal voneinander, macht sich das an der Überlagerung der Lichtstrahlen, genannt Interferenz, bemerkbar.

Wenn nun Gravitationswellen den Detektor durchlaufen, ändert sich dadurch geringfügig die Länge der beiden Arme. Bei einer Detektorlänge von vier Kilometern liegt die Veränderung der Armlänge durch Gravitationswellen in der Größenordnung von einem Tausendstel des Radius eines Protons. Aus dem Messsignal können die Physiker berechnen, von welcher Art von Quelle die Gravitationswellen stammen – also etwa, ob der Verursacher zwei Schwarze Löcher oder Neutronensterne gewesen sind und welche Masse diese hatten. (trat)