Laser im All: LISA entdeckt Raum-Zeit-Verschiebungen
Die ESA hat ihre Pläne für einen im Weltraum befindlichen Detektor für Gravitationswellen vorgestellt. Mit dem Bau soll im Januar 2025 begonnen werden. Der Start ins All ist für 2035 vorgesehen. Dann kann "LISA" (laser interferometer space antenna) in Betrieb genommen werden.
Und klein soll die Anlage sicher nicht werden. Es handelt sich um drei Satelliten, die im Abstand von jeweils 2,5 Millionen Kilometern (sechsmal der Abstand Erde-Mond) zueinander in Form eines gleichseitigen Dreiecks positioniert werden und jeweils per Laserlicht in Kontakt zueinander stehen.
Stattfinden werden die Messungen auf der Erdumlaufbahn, aber ungefähr 50 Millionen Kilometer (ein Drittel des Abstandes Erde-Sonne) von der Erde entfernt. Dort ist ein Bereich, der weit genug von der Erde entfernt ist, um Störungen zu vermeiden. Außerdem liegen die Lagrange-Punkte L4 und L5 ebenfalls in sicherer Entfernung, in welchem sich in Wechselwirkung zu Erde und Sonne Staubwolken und Partikel sammeln.
Messungen im schwarzen Fleck
Spannend ist auch der Aufbau des Testgeländes. In jedem der Satelliten befindet sich ein schwebender Würfel aus Gold und Platin, der von der Größe her gut in eine Hand passen würde. Laserlicht in jedem der Satelliten misst den Abstand zu den beiden anderen Testobjekten.
Trifft nun eine Gravitationswelle, im Grunde eine Erschütterung der Raum-Zeit, auf die Satelliten, ändert sich die Distanz der Würfel zueinander minimal. Es handelt sich bei den Veränderungen um einige Milliardstel eines Millimeters, also um einige Picometer. Mit dem hochfrequenten Laser lässt es sich trotzdem messen.
Zudem ist die Entfernung der drei Satelliten so gewählt, dass bisher nicht erfassbare Wellenfrequenzen aufgezeichnet werden können. So können kollidierende Weiße Zwerge und Neutronensterne beobachtet werden, die sich innerhalb der Milchstraße befinden. Auch deren Position soll sich aus den Daten ermitteln lassen.
Hinzu kommen besonders schwere Objekte, die den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs durchstoßen. Weder bisherige Radioantennen noch die auf dem Erdboden aufgebauten Detektoren für Gravitationswellen sind bisher in der Lage, diese Ereignisse und ihre ausgesendeten Wellen in der Raum-Zeit zu ermitteln. Als hätte man bisher durch das Loch in einer Augenklappe geschaut und könnte sie im Jahr 2035 endlich abnehmen.
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