100 Jahre Relativitätstheorie – Europäischer Satellit soll Einstein recht geben

Albert Einstein hat unseren Blick auf das Universum verändert.

Seine allgemeine Relativitätstheorie war und bleibt bahnbrechend für die Naturwissenschaften. Zum 100. Jahrestag ihrer Erstpublikation wollen die Wissenschaftler von der Europäischen Weltraumorganisation ESA einem der letzten bislang unbewiesenen Bausteine der Relativitätstheorie nachspüren – den Gravitationswellen.

Andreas Rudolph ist der Flugdirektor der Mission Lisa-Pathfinder der ESA und kennt sich aus, mit den Gravitationswellen.

Andreas Rudolph: „Gravitationswellen sind Schwerkraftwellen, die verursacht werden durch sehr schwere Objekte in unserem Universum, zum Beispiel Schwarze Löcher oder Sterne, wie unsere Sonne. Und diese Schwerkraftwellen, deren Existenz hat Albert Einstein vor etwas mehr als 100 Jahren postuliert, sie sind aber bis heute noch nicht nachgewiesen.“

Um sie nachweisen zu können wird die ESA am 2. Dezember einen Satelliten ins All schicken. LISA Pathfinder, so der Name der Mission, soll im All verschiedene Technologien erproben, mit denen Gravitationswellen erkannt und gemessen werden können.

Wenn Massen sich beschleunigt bewegen, erzeugen sie Gravitationswellen – Störungen in der Raumzeitgeometrie, die wellenartig mit Lichtgeschwindigkeit den Raum durcheilen. Eine Chance, diese Gravitationswellen nachzuweisen, besteht allerdings nur bei den energiereichsten Vorgängen im Kosmos: zum Beispiel bei der Explosion von Sternen oder der Kollision schwarzer Löcher.“

Um Gravitationswellen zu messen, benötigen Wissenschaftler etwas, dass sich im freien Fall befindet – und zugleich perfekt abgeschirmt ist von Strahlungen, Partikeln und anderen Störkräften. Im LISA-Pathfinder-Satelliten befinden sich dazu zwei Test-Massen aus einer Gold-Platin-Legierung im freien Fall, ihre Bewegung werden en detail aufgezeichnet. Der gesamte Satellit wird mit eine Präzisionsantrieb auf Position gehalten.

Andreas Rudolph: „Wir werden diese Gravitationswellen jetzt mit unserem LISA Pathfinder, mit unserer Pfadfinder-Mission noch nicht direkt messen, aber wie werden nachweisen, dass wir mit einer zukünftigen Mission, die dann irgendwann 2034 gestartet werden soll, die Technologie soweit ist, dass wir tatsächlich diese schwierige technische Aufgabe bewältigen und die Gravitationswellen dann auch wirklich nachweisen können.“

Wenn sich diese Technologien bewähren, soll 2034 die eigentliche LISA, die Laser Interferometer Space Antenna, an den Start gehen. Dann werden drei dieser Detektoren mit einem Abstand von fünf Millionen Kilometern zueinander ausgerichtet werden. Über diese Entfernung, hofft die ESA, können dann Gravitationswellen auch wirklich gemessen und Veränderungen im Raum-Zeit-Gefüge besser erforscht werden.

Völlig neue Erkenntnisse über die Entstehung des Universums könnten so gewonnen werden, so die Wissenschaftler. 100 Jahre nach Formulierung der Relativitätstheorie stehen wir also möglicherweise vor dem Beweis, wie revolutionär Einsteins Arbeit wirklich war.