Astronomie, Physik, Was ist...?

Was sind… Gravitationswellen?

„Einstein was right… again!“

Das waren die Worte, mit denen die Pressekonferenz zur Bekanntgabe des diesjährigen Nobelpreises eingeleitet wurde. Ich hatte kurz überlegt, ob ich im Zuge dieser Nobelpreiswoche einen eigenen Beitrag darüber schreibe, wie viele Nobelpreise unmittelbar mit Einsteins Forschung verknüpft sind. Vermutlich würden da einige zusammen kommen… Heute geht es aber nur um Gravitationswellen!



Als Albert Einstein an seiner Allgemeinen Relativitätstheorie arbeitete, kam er zu folgendem Schluss: Sowohl Raum, als auch Zeit sind formbar und die daraus kombinierte Raumzeit vibriert im Prinzip die ganze Zeit – durch sogenannte Gravitationswellen. Diese Gravitationswellen entstünden immer dann, wenn massereiche Körper beschleunigen und seien elektromagnetische Wellen. Banal kann man sich das vorstellen wie eine Eiskunstläuferin, die sich bei einer Pirouette immer schneller dreht mit dem Unterschied, dass sie nicht so massereich ist, dass diese Rotation besonders große Auswirkungen haben dürfte… Anders sieht es da aus, wenn beispielsweise ein Stern explodiert oder zwei Schwarze Löcher umeinander rotieren. Und auch wenn der Einleitungssatz zu diesem Artikel eventuell einen anderen Eindruck hinterlassen könnte, war sich Einstein selbst alles andere als sicher, dass Gravitationswellen einmal würden beobachtet werden.

Nun vibriert das ganze Universum die ganze Zeit durch Gravitationswellen und man könnte meinen, dass sie deswegen leicht zu messen sind. Tatsächlich sind die Auswirkungen aber so winzig, dass es extrem große Ereignisse braucht, um Gravitationswellen zu erzeugen, die wir auf der Erde dann messen können. Genau das passierte bei den beiden Schwarzen Löchern, deren Gravitationswellen den Nobelpreis für Weiss, Thorne und Barrish erst möglich machten. Dabei ist das Prinzip das folgende: Die beiden Schwarzen Löcher kreisen umeinander, dabei senden sie Gravitationswellen aus, die ihrerseits dadurch Energie von den Schwarzen Löchern wegtragen. Dadurch wiederum rutschen die Schwarzen Löcher immer ein Stückchen näher aneinander, was dazu führt, dass noch mehr Energie weggetragen wird und so weiter… Die weggetragende Energie wird also immer größer, die Gravitationswellen immer stärker, bis sie schließlich aufhören – in dem Moment, in dem sich beide Schwarze Löcher berührten und kollidierten. Exakt solch ein Ereignis wurde von den LIGO-Detektoren beobachtet.

Dieses Prinzip wird durch diese Grafik sehr gut verdeutlicht:

Spannend ist, dass man diese Gravitationswellen und die immer größer werdende, transportierte Energie sogar hören kann, als eine Art Vogelgezwitscher, was bei der Pressekonferenz zur Bekanntgabe des Nobelpreises auch vorgespielt wurde.

Wenn man einen Nobelpreis für dieses Jahr „voraussagen“ konnte, dann war es mit Sicherheit der für Physik. Dass die Entdeckung, beziehungsweise der Nachweis von Gravitationswellen zu einem Nobelpreis führen würde, dürfte wohl kaum jemanden überraschen. Ich bin schon sehr gespannt, was uns diese Entdeckung in Zukunft noch für weiteres Wissen bringen wird!

Du wolltest schon immer wissen, wie Gravitationswellen schmecken? Dann freu dich schon mal auf meinen morgigen Artikel!

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+ Übrigens wurden auch die Schwarzen Löcher selbst von Albert Einstein postuliert. Lange Jahre glaubten viele Physiker nicht, dass es sie real im Weltall geben würden. Sie sahen sie mehr als theoretische Lösung von Einsteins Gleichungen. Aber das ist noch einmal ein ganz eigenes Thema…

+ Witzig ist es, wenn man in Bücher schaut, die vor 2016 erschienen. Dort wird teilweise die Beobachtung von Gravitationswellen als theoretisch möglich, aber gleichzeitig auch noch reine Theorie behandelt. Wenn man diese Abschnitte liest, bekommt man ein gutes Gefühl dafür, wie spannend und gleichzeitig auch besonders die Beobachtung tatsächlich ist!

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Literatur zum Thema:
„Einstein in 30 Sekunden“ von Brian Clegg – vorgestellt hatte ich das Buch schon einmal HIER, bestellen könnt ihr es HIER.
„Astronomie – Die kosmische Perspektive“ von Bennett, Donahue, Schneider, Voit. Dies ist ein echter Brocken, aber sehr informativ, wenn man sich mit dem Thema beschäftigen möchte. Ihr könnt es beispielsweise HIER bestellen.
„Die Entdeckung der Gravitationswellen“ von Harald Lesch. Ich hatte noch keine Gelegenheit, einen Blick in dieses Buch zu werfen, aber es klingt spannend und bei Lesch kann man meist recht wenig falsch machen. Ihr könnt es beispielsweise HIER bestellen.

3 Gedanken zu „Was sind… Gravitationswellen?“

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