Am frühen Donnerstagmorgen schoss eine Rakete der Europäischen Weltraumorganisation mit einem Satelliten in die Umlaufbahn, der mit einem Physiklabor ausgestattet war, das die Art und Weise verändern könnte, wie Astronomen den Himmel abtasten. Bei Erfolg könnte die LISA Pathfinder-Sonde Wissenschaftlern dabei helfen, Wege zu finden, um Wellen in der Raumzeit zu erkennen, die durch Supernovae und das Zusammenführen von Schwarzen Löchern erzeugt werden.
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Wie Albert Einstein in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt hat, erzeugen extrem energiereiche Ereignisse wie diese wahrscheinlich Gravitationswellen, die sich durch das Gefüge der Raumzeit kräuseln. Derzeit untersuchen die meisten Astronomen entfernte Objekte im Weltraum, indem sie Variationen elektromagnetischer Strahlung wie sichtbares oder ultraviolettes Licht erkennen.
Aber weil elektromagnetische Strahlung durch irgendetwas auf ihrem Weg verzerrt wird, ist es eine Herausforderung, entfernte Sterne, Schwarze Löcher, Planeten und dergleichen direkt zu beobachten.
Da Gravitationswellen jedoch alles durchdringen würden, könnte ihre Erkennung Wissenschaftlern ein leistungsfähiges Werkzeug für die Untersuchung von Objekten und Phänomenen im Weltraum bieten, die ansonsten unmöglich wären, schreibt Maddie Stone für Gizmodo .
„Gravitationswellen sind die direkteste Methode, um den großen Teil des Universums zu untersuchen, der dunkel ist“, sagt Bill Weber, Wissenschaftler an der Università di Trento, der an LISA Pathfinder gearbeitet hat, gegenüber Stone. "Schwarze Löcher, Neutronensterne und andere Objekte, die kein Licht aussenden, klingen exotisch, aber es wird angenommen, dass sie ein eher typisches Schicksal für Sterne am Himmel sind."
Das Problem beim Erkennen von Gravitationswellen ist, dass sie extrem schwach sind. Sie von der Erde aus zu studieren, hat auch seine eigenen besonderen Herausforderungen. Gravitationslärm - alles, was von der Bewegung der Ozeane und der Atmosphäre bis zu den Vibrationen unserer Autos reicht - überflutet den Planeten, erzählt Weber Stone. Aber wenn der LISA Pathfinder sein Ziel mehr als 900.000 Meilen von der Erde entfernt erreicht, könnte die relative Stille den Wissenschaftlern die Hinweise geben, die sie benötigen, um herauszufinden, wie diese schwer fassbaren Gravitationswellen zu finden sind.
Das einzelne Experiment, das der LISA Pathfinder durchführen wird, ist täuschend einfach. Die Sonde misst und hält einen 15-Zoll-Abstand zwischen zwei kleinen Gold-Platin-Blöcken im freien Fall ohne Schwerkraft. Es ist mit einem Lasersystem ausgestattet, um Änderungen zu erfassen, die kleiner als die Breite eines Atoms sind. Es ist so, als würde man die Entfernung zwischen dem One World Trade Center in New York und dem Shard-Gebäude in London verfolgen und dabei Veränderungen verfolgen, die nur einen Bruchteil der Breite eines Haares ausmachen, erklärt Jonathan Amos für die BBC.
Während die Sonde Gravitationswellen selbst nicht erkennt, könnte dieses Experiment zeigen, dass es möglich ist, den Abstand zwischen zwei Testobjekten mit äußerster Präzision zu messen.
"Es gibt eine ganze Reihe von physikalischen Messungen kleiner Kräfte, die wir untersuchen möchten, damit wir uns an die ESA wenden und sagen können:" Dies funktioniert, dies sind die physikalischen Effekte, die uns einschränken, und wir haben sie quantitativ untersucht ". Weber erzählt Stone. "Wenn LISA Pathfinder erfolgreich ist, ist das ein wirklich wichtiger Meilenstein."
Die Sonde wird die nächsten sechs Wochen auf einer stabilen Umlaufbahn zwischen Sonne und Erde unterwegs sein. Bis März werden ESA-Wissenschaftler damit beginnen, Messungen durchzuführen, um die Grenzen des Labors zu bestimmen, in der Hoffnung, dass es den Weg für eine Folgemission in den 2030er Jahren ebnen wird, um die Gravitationswellen endlich selbst zu untersuchen.
Anmerkung des Herausgebers, 7. Dezember 2015: Der Titel und die Zusammenfassung dieser Geschichte wurden korrigiert, um genauer zu zeigen, dass die LISA Pathfinder-Sonde Gravitationswellen nicht direkt misst, sondern eine Technologie ist, mit der Wissenschaftler möglicherweise untersuchen können, wie die Schwerkraft die Raumzeit verändert.
Start des Vega VV06 mit LISA Pathfinder am 3. Dezember 2015 vom europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana. Via ESA – Stephane Corvaja, 2015
