Gravitationsphysik im All : "Lisa Pathfinder": Forschung kann beginnen

Die beiden Testmassen schweben frei. Ihr Abstand soll extrem genau vermessen werden - und damit die Grundlage für ein Gravitationswellenobservatorium im Weltall bilden.

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Präzise Messungen. Herzstück der Mission sind die beiden Testmassen aus einer Gold-Platin-Legierung sowie ein Laserinterferometer, um die Lage der Würfel genau zu bestimmen.
Präzise Messungen. Herzstück der Mission sind die beiden Testmassen aus einer Gold-Platin-Legierung sowie ein Laserinterferometer,...Foto: ESA/ATG medialab

Die Raumsonde "Lisa Pathfinder" - gestartet im Dezember 2015 - soll Technologien testen, um Gravitationswellen künftig direkt im Weltall messen zu können. Auf dem Weg zu dieser Testmission wurde nun ein wichtiger Schritt erzielt. Die beiden Testmassen im Inneren des Satelliten wurden gelöst, beide schweben frei. Das teilt das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Hannover mit. Nach weiteren Überprüfungen können die wissenschaftliche Mission von Lisa Pathfinder am 1. März beginnen. Sie erfolgt unter Leitung der europäischen Raumfahrtagentur Esa.

Bei den zwei Testmassen handelt es sich um identische 46 Millimeter große Würfel aus einer Gold-Platin-Legierung. Sie sind rund 38 Zentimeter voneinander entfernt. Dazwischen ist ein Laserinterferometer eingebaut - ein extrem präzises optisches "Lineal", wie es auch beim Nachweis von Gravitationswellen in den Ligo-Detektoren auf der Erde verwendet wurde. Das Messgerät soll die Position und die Ausrichtung der beiden Würfel zueinander mit einer Genauigkeit von rund zehn Pikometern (hundertmillionstel Millimeter) bestimmen. Auf diese Weise soll der perfekte freie Fall der Testmassen vermessen werden.

Neue Einblicke in extreme Orte im Universum

Aufbauend auf dieser Technik wollen die Forscher das Satellitenobservatorium "eLISA" (evolved Laser Interferometer Space Antenna) bauen. Dieses soll im Auftrag der Esa konstruiert und um 2034 ins All geschossen werden, um Gravitationswellen zu erfassen. Geplant sind drei Satelliten, die ein Dreieck mit mehreren Millionen Kilometern Seitenlänge bilden. Läuft eine Gravitationswelle durch diesen Detektor, dann sollte sich der Abstand zwischen den Satelliten (genauer: zwischen den Testmassen in den Satelliten) minimal verändern. Das wollen die Forscher messen. Dafür ist enorme Präzision nötig, sie muss rund ein Hundertstel des Durchmessers eines Wasserstoffatoms betragen – auf zwei Millionen Kilometer.

Von den Messungen mit eLISA erhoffen sich die Wissenschaftler, mehr über den Ursprung von Gravitationswellen zu erfahren. Diese entstehen unter anderem beim Verschmelzen von zwei schwarzen Löchern oder Neutronensternen sowie bei Supernovae und könnten damit Astrophysikern mehr Informationen über diese extremen Orte liefern, die sie mit herkömmlichen Teleskopen nicht erhalten.

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