Gravitationswellen sind winzige Verzerrungen der Raumzeit, die erst seit kurzem überhaupt von Detektoren registriert werden können. Jetzt haben Wissenschaftler die ersten Messdaten ausgewertet und berichten in „Nature“ über gleich mehrere wichtige Egebnisse. So scheint es keinen zufällig verteilten Gravitationswellen-Hintergrund im Kosmos zu geben, wie es einige Theorien postulierten. Auch in der Frage, ob und welche String-Theorien korrekt sind, geben die Gravitationswellen wertvolle Hinweise.
Die Existenz von Gravitationswellen sagte Albert Einstein bereits 1916 im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorher. Ähnlich wie bei der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung nimmt man an, dass der Urknall eine Flut winziger Verzerrungen der Raumzeit verursacht hat, die noch immer das Universum ausfüllt und Informationen über die Zeit unmittelbar nach dem Urknall mit sich trägt. Diese frühen Gravitationswellen treten als eine stochastische – zufällig verteilte – Hintergrundstrahlung auf. Sie ist vergleichbar mit der Überlagerung von verschieden großen und aus unterschiedlichen Richtungen kommenden Wellen, die sich auf der Oberfläche eines Teiches überlagern. Die Amplitude dieses Hintergrundes steht in direktem Zusammenhang mit den Parametern, die das Verhalten des Universums während der ersten Minute nach dem Urknall bestimmt haben.
Riesenarme als Detektoren für „Riesenwellen“
Seit 2002 versuchen Astrophysiker mit Hilfe von Gravitationswellendetektoren, dieser noch rätselhaften Strahlung auf die Spur zu kommen. Ein Forschungsprojekt der internationalen LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) Scientific Collaboration sowie der Virgo Collaboration hat nun wesentliche neue Erkenntnisse zur frühen Entwicklung unseres Universums gebracht. Die Untersuchung basiert auf Daten, die von den drei amerikanischen LIGO-Interferometern aufgenommen wurden: zwei LIGO-Detektoren mit Armlängen von zwei und vier Kilometern stehen in Hanford im Bundesstaat Washington, ein weiterer mit einer Armlänge von vier Kilometern arbeitet in Livingston im Bundesstaat Louisiana.
Jeder Detektor besteht aus einem Lförmigen Laserinterferometer, dessen Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufgespalten wird, die in den Armen des Interferometers hin und her laufen. Läuft eine Gravitatiosnwelle durch den Detektor, wird ein Arm des Interferometers ein wenig gestreckt, während gleichzeitig der andere ein wenig gestaucht wird. Das Interferometer ist so konstruiert, dass es Längenänderungen zwischen den beiden Armen von weniger als einem tausendstel des Durchmessers eines Atomkerns messen kann.
