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CL055 Gravitationswellen: Erschütterungen der Raumzeit

Shownotes

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Gravitationswellen, Verzerrungen der Raumzeit, einst von Albert Einstein theoretisch vorhergesagt, sind eine der aufregendsten Entdeckungen der modernen Physik. Ihr Nachweis stellt eine enorme Präzisionsleistung dar. Doch was genau sind Gravitationswellen? Wie entstehen sie? Und warum dauerte es mehr als hundert Jahre, bis ihr Nachweis gelang? In dieser Episode tauchen wir tief in die Welt der Gravitationswellen ein und erkunden, warum ihre Erforschung für die Astronomie so wichtig ist.

Einleitung

In Folge 53 haben Eva und Jana über die Kollision Schwarzer Löcher gesprochen. Bei der Kollision solch massereicher und kompakter Objekte entstehen Gravitationswellen.
Gravitationswellen sind Verzerrungen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Sie entstehen immer dann, wenn massereiche Objekte beschleunigt werden - wie eben bei der Kollision Schwarzer Löcher oder bei Supernova-Explosionen. Grund genug, ihnen eine eigene Episode zu widmen und genauer zu untersuchen, was sie sind, wie sie entstehen und warum es so lange gedauert hat, sie nachzuweisen.

Im Allgemeinen werden drei Arten von Gravitationswellen unterschieden:

  1. Inspiral-Gravitationswellen: Werden von zwei massereichen Objekten erzeugt, die sich umkreisen - etwa zwei Neutronensterne oder Schwarze Löcher, die sich langsam spiralförmig annähern, bevor sie verschmelzen.

  2. Kontinuierliche Gravitationswellen: Werden von rotierenden Neutronensternen erzeugt, die aufgrund ihrer extremen Dichte winzige Unregelmäßigkeiten aufweisen und dadurch kontinuierliche Wellen aussenden.

  3. Explosive Gravitationswellen: Sie entstehen bei extremen kosmischen Ereignissen wie Supernovae oder anderen Prozessen, die noch nicht vollständig verstanden sind.

Die Geschichte der Gravitationswellen

Bereits 1916 sagte Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie die Existenz von Gravitationswellen voraus. Seine Theorie beschreibt die Gravitation nicht als klassische Kraft (wie bei Isaac Newton), sondern als Krümmung der Raumzeit. Er verstand die Gravitation als eine Eigenschaft des Raumes selbst, wobei jedes Objekt mit Masse den Raum krümmt. Nach Einstein ist die Gravitation also die Art und Weise, wie wir die Krümmung des Raumes wahrnehmen. Im Gegensatz zu Newton folgt daraus, dass sich eine Änderung der Gravitationskraft nicht unendlich schnell ausbreitet, sondern mit Lichtgeschwindigkeit. Und genau das beschreibt eine Gravitationswelle, eine sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitende Änderung der Raumkrümmung. Allerdings ist der Effekt so schwach, dass selbst Einstein skeptisch war, ob er jemals nachgewiesen werden kann.

Trotz der geringen Erfolgschancen, begannen ab den 1970er Jahren Experimente zum Nachweis von Gravitationswellen. Der amerikanische Physiker Joseph Weber begann erste Versuche mit massiven Aluminiumzylindern. Seine vermeintlich positiven Ergebnisse konnten jedoch nicht reproduziert werden und wurden in der Fachwelt mit Skepsis betrachtet. Seine Versuche ebneten jedoch den Weg für weitere Forschungen in der Physik.

Laserinterferometrie und LIGO

Ab den 1990er Jahren begann die Entwicklung und der Bau von LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), das schließlich den Durchbruch bringen sollte. Im Gegensatz zu Weber wurde hier der Nachweis der Messung von Gravitationswellen mittels Laserinterferometrie verfolgt.

Ein Laserinterferometer arbeitet mit einer Laserlichtquelle. Das Laserlicht wird in zwei Strahlen aufgeteilt, die im rechten Winkel zueinander die gleiche Strecke zurücklegen, bevor sie an einem Spiegel reflektiert werden und so zu ihrem Ausgangspunkt zurückkehren. Da beide Strahlen exakt den gleichen Weg (mit Lichtgeschwindigkeit) zurückgelegt haben, treffen sie gleichzeitig wieder ein. Das Interferometer wird nun so eingestellt, dass sich die beiden Laserstrahlen dort gegenseitig auslöschen, also nichts mehr zu sehen ist. Läuft nun eine Gravitationswelle durch den Detektor, verursacht sie eine Längenänderung, die gemessen wird. Die Abstände ändern sich, ein Laserstrahl legt eine etwas andere Strecke zurück und die beiden löschen sich nicht mehr aus. Und genau das ist am 14. September 2015 passiert: LIGO ist erstmals der direkte Nachweis von Gravitationswellen gelungen!

Warum war der Nachweis so schwierig? Das Prinzip der Messung ist zwar einfach, aber die Umsetzung erfordert eine extrem hohe Präzision.

Gravitationswellen sind extrem schwach: Die von LIGO gemessene Verzerrung der Raumzeit beträgt nur ein Zehntausendstel des Durchmessers eines Protons! LIGO ist riesig! Es ist kein Gerät, sondern im Grunde ein Gebäude: Es besteht aus zwei 4 km langen Laserarmen, die im rechten Winkel zueinander stehen. Eine Gravitationswelle verändert die Länge dieser Arme nur minimal, was durch Interferenzmessungen erfasst wird. Störungen durch seismische Aktivitäten oder Temperaturschwankungen mussten herausgefiltert werden, um sicher zu sein, dass es sich tatsächlich um eine Gravitationswelle handelte.

Die erste entdeckte Gravitationswelle: GW150914

Die von LIGO 2015 nachgewiesene Welle entstand vor 1,3 Milliarden Jahren, als zwei Schwarze Löcher mit 29 und 36 Sonnenmassen kollidierten und zu einem neuen Schwarzen Loch mit 62 Sonnenmassen verschmolzen. Die restliche Energie - das Äquivalent von 3 Sonnenmassen - wurde in Form von Gravitationswellen abgestrahlt.

Für diesen bahnbrechenden Nachweis erhielten Rainer Weiss, Kip Thorne und Barry Barish 2017 den Nobelpreis für Physik.

Gravitationswellen lassen sich als Frequenzverschiebung wahrnehmen - das berühmte „Blopp!“ wurde zur akustischen Signatur verschmelzender Schwarzer Löcher.

Die Zukunft: Gravitationswellenforschung im All mit LISA

Während LIGO auf der Erde arbeitet, plant die ESA mit LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ein Gravitationswellen-Observatorium im Weltraum (Start ca. 2034).

Warum im Weltraum?

Dort gibt es keine seismischen Störungen, es können niedrigere Frequenzen gemessen werden, was den Nachweis von supermassiven Schwarzen Löchern und frühen kosmischen Ereignissen ermöglicht, und schließlich können Millionen Kilometer lange Laserarme (!) noch präzisere Daten liefern.

Gravitationswellenastronomie: Ein neues Fenster zum Universum

Gravitationswellen sind nicht nur eine neue Art, das Universum zu „sehen“, sondern auch ein völlig neuer Informationskanal:

  • Kollisionen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen sichtbar machen - auch wenn dabei kein Licht ausgesandt wird.
  • Die Frühgeschichte des Universums erforschen: Gravitationswellen könnten Hinweise auf den Urknall und die kosmische Inflation liefern.
  • Die Entwicklung von Galaxien besser verstehen

Literatur und weiterführende Links:

Collins, Harry: Gravity’s Kiss, The Detection of Gravitational Waves (Engl.)

Boblest, Sebastian; Müller, Thomas; Wunner, Günter: Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, 2. Auflage, Springer Spektrum; Kapitel 15 Gravitationswellen

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Transkript anzeigen

Evi: Hallo und herzlich willkommen wieder zu einer neuen Folge von Cosmic Latte.

Evi: Diesmal dabei Jana. Hallo Jana.

Jana: Hi, grüß dich.

Evi: Hi, alles gut bei dir?

Jana: Ja, alles eigentlich soweit gut. In letzter Zeit ist eine Menge los.

Jana: Aber ich habe heute tatsächlich mal wieder dazu gekommen, die Science News durchzuschauen.

Jana: Weil ich weiß nicht, ob es dir da auch so geht, wenn man so in seinem eigenen

Jana: Ding ist mit Projekten und so weiter.

Jana: Dann fällt das immer so ein bisschen hinten runter.

Jana: Und ich war komplett überrascht, dass da eine Meldung kam, die so eigentlich

Jana: wie gemacht ist sozusagen für mich und für den Anfang von dieser Folge, dass ich davon erzähle.

Jana: Ja, genau, weil es sind drei Exoplaneten entdeckt worden, confirmed worden und

Jana: zwar um Barnards Stern. Ich weiß nicht, sagt ihr dir irgendwas?

Evi: Ja, schon. Also der ist ja, glaube ich, doch recht bekannt, oder?

Jana: Genau. Also wenn ein Stern immer einen richtigen Namen hat, finde ich,

Jana: und nicht nur so eine Telefonnummer, dann ist schon irgendwie klar,

Jana: okay, der ist irgendwie bekannter.

Jana: Genau, das ist der nächste Einzelstern zur Sonne.

Evi: War da nicht die Entdeckungsgeschichte, war da irgendwie speziell oder so?

Evi: Habt ihr jetzt irgendwas im Kopf, aber ich kann es jetzt gerade nicht ganz...

Jana: Ja, ja, ja, ich glaube, du hast recht. Ja, deswegen heißt er auch so.

Jana: Du hast völlig recht. Ich kriege sie gerade auch nicht mehr ganz zusammen.

Jana: Aber also es ist ein roter Zwerg, was bedeutet, dass er nicht mit bloßem Auge sichtbar ist.

Jana: Das heißt, er müsste auf jeden Fall in irgendeiner Form mit einem Teleskop ursprünglich

Jana: entdeckt worden sein. Aber er ist halt wirklich der Sonne sehr nah,

Jana: also nur sechs Lichtjahre.

Jana: Proxima Centauri ist der Sonne noch näher, aber das ist ja kein Einzelstern,

Jana: der gehört zu dem Alpha Centauri-System.

Jana: Und Banasstern mit sechs Lichtjahren ein kleiner roter Lichtjahr.

Jana: Also wirklich ein Ministern. Der galt jetzt so lange als ein bisschen der Weißwahl

Jana: unter den Exoplanetenjägern, weil sie immer wieder Planetensignale um den gefunden

Jana: haben und immer wieder ganz aufgeregt waren.

Jana: Auch irgendwelche Supererden und so weiter. Und es hat sich dann jedes Mal wieder

Jana: herausgestellt, dass diese Signale falsch waren, also irgendwelche False Positives.

Jana: Und das war schon so ein bisschen verbrannt, bei Banatstern noch nach irgendwas zu suchen.

Jana: Und jetzt haben sie im Oktober 2024 tatsächlich eine echte Detektion,

Jana: die nachgewiesen und konformt werden konnte, von einem Exoplaneten um den Stern gehabt.

Jana: Und jetzt eben gerade kam die Nachricht, dass sie drei weitere gefunden haben.

Jana: Und ich bin total baff, weil ich hätte nicht gedacht, dass es überhaupt möglich ist.

Jana: Alle vier von diesen Planeten um den Stern, das sind alles Gesteinsplaneten

Jana: und die haben 20 bis 30 Prozent Erdmasse.

Jana: Also das ist minimal, das ist wirklich klein.

Jana: Hat man natürlich mit der Radialgeschwindigkeit gefunden. Also die Planeten

Jana: ziehen so ein bisschen an dem Stern und dadurch bewegt er sich.

Jana: Und das kann man eben messen mit einer Rot- und Blauverschiebung im Spektrum.

Jana: Aber ich bin total begeistert, was da inzwischen möglich ist.

Jana: Das hat man mit dem Gemini-Borth-Teleskop auf Hawaii gemessen.

Jana: Planeten mit nur 20 bis 30 Prozent Erdmasse, die da also minimal an ihrem Stern ziehen.

Jana: Da richtet man wirklich dann von Fußgänger-Geschwindigkeiten,

Jana: die die bei diesem Stern auslösen, die wir da über sechs Lichtjahre hinweg messen

Jana: können. Das ist schon gewaltig.

Evi: Aber lebensfreundlich ist das Ganze wahrscheinlich nicht, oder?

Jana: Nein, leider nicht. Nein, noch nicht notwendig. Nein, die vier sind tatsächlich

Jana: sehr, sehr nah an ihrem Stern dran.

Jana: Es ist tatsächlich ein bisschen erstaunlich, die sind extrem dicht gepackt,

Jana: also sind eigentlich zu nah aneinander auch, dass man sagt, eigentlich ist erstaunlich,

Jana: warum das überhaupt stabil ist, das ganze System.

Jana: Aber man geht von Oberflächentemperaturen so schätzungsweise zwischen 66 und

Jana: 210 Grad Celsius aus, also eher ungemütlich.

Jana: Jetzt nicht die nächste Erde.

Evi: Kein Planet B gefunden?

Jana: Nee, auf jeden Fall schon wieder nicht. Aber ich bin trotzdem total begeistert,

Jana: dass sie inzwischen in der Lage sind, diese minimalen Massen,

Jana: also ich meine, das ist Staubkorn im Prinzip, was da um diesen Stern kreist

Jana: und dass wir die inzwischen alle detektieren können.

Jana: Und das macht mich immer hoffnungsfroh, wenn ich merke, wie viel besser wir

Jana: da drin werden, auch für die Zukunft, was man da noch alles finden wird.

Jana: Also Exoplaneten-News machen mich natürlich auch immer glücklich.

Jana: Ich weiß nicht, ob sie dich auch glücklich machen.

Jana: Aber ich finde es gut.

Evi: Ja, natürlich schon. Ich habe das tatsächlich gar nicht mitbekommen.

Evi: Ich höre das jetzt von dir zum ersten Mal.

Evi: Aber bei mir ist es ja momentan gerade auch ähnlich, dass ich da so mit meinen

Evi: eigenen Sachen beschäftigt bin.

Jana: Dass ich da ganz wenig.

Evi: Da nur so von außen fast mitbekomme.

Jana: Ja, es ist irgendwie, überschlagen sich die Ereignisse immer so.

Jana: Ich meine, man hat immer das Gefühl, jetzt wo es irgendwie Frühling wird,

Jana: da geht es dann immer plötzlich rund mit Terminen und Veranstaltungen und so.

Jana: Soweit ich weiß, hast du aber in all dieser Terminen, in diesem Terminchaos

Jana: dich an ein Thema rangewagt, was schon ein ganz ordentlicher Brecher ist für dieses Mal.

Jana: Also ich kann da wirklich nur Respekt, weil ich weiß in Ansätzen, wie schwierig es ist.

Jana: Ich hatte ja letztes Mal über die Kollision von schwarzen Löchern gesprochen.

Jana: Und da habe ich ja ganz absichtlich ein großes Thema rausgelassen,

Jana: weil es so komplex ist und weil es eine eigene Folge verdient.

Jana: Und das sind die Gravitationswellen.

Jana: Und an die hast du dich jetzt rangewagt.

Evi: Soweit ich gehöre. Ja, richtig. Tatsächlich ist es ein Thema,

Evi: das mir schon lange so ein bisschen im Kopf vorgeschwebt ist,

Evi: dass ich das einmal mitnehme zu einer Folge hier.

Evi: Als du dann natürlich die Kollision der schwarzen Löcher besprochen hast, habe ich mir gedacht,

Evi: ach, jetzt ist der Moment gekommen, meine Zeit und die Zeit der Gravitationswellen,

Evi: dass ich mir das mal genauer anschaue, beziehungsweise wir uns das zusammen

Evi: genauer anschauen, weil das ja wirklich ein Wahnsinn ist.

Evi: Also du warst jetzt gerade auch sehr begeistert und fasziniert von dieser Entdeckung

Evi: von den Exoplaneten und dass das halt auch alles möglich ist.

Evi: Und die Methoden wären besser feiner, die Präzision wird stärker.

Evi: Und ja, ähnlich verhält es sich dann natürlich auch bei den Gravitationswellen,

Evi: auch bei der Detektion von den

Evi: Gravitationswellen, dass man natürlich auch wahnsinnig faszinierend ist.

Evi: Und deswegen habe ich mir gedacht, wir machen jetzt einfach mal eine eigene

Evi: Folge dazu und schauen uns wirklich das ein bisschen genauer an.

Evi: Nachdem du ja eh schon so spannend darüber beim letzten Mal auch erzählt hast,

Evi: das ist mir so schon angeteasert, dass sie da kommen.

Evi: Wenn wir über Gravitationsmahlen sprechen, sprechen wir natürlich auch viel

Evi: über eigentlich die Erforschung von schwarzen Löchern. Da sind wir natürlich ganz nah dran.

Evi: Und bevor wir da dann genau einsteigen, machen wir noch ganz kurz eine Werbepause

Evi: oder auch nicht und sind dann gleich wieder da.

Evi: Du hast ja schon bei deiner Folge mit den schwarzen Löchern eine bestimmte Art

Evi: von Gravitationswellen beschrieben.

Evi: Es gibt nämlich so drei unterschiedliche Typen, die man so beschreibt oder die es theoretisch gibt.

Evi: Du hast das ja in, das wäre so ein schönes Wort, ich glaube,

Evi: du hast das bei deinen auch verwendet.

Jana: Ach so, ja, stimmt, in Spiral.

Evi: In Spiral, ich wollte es irgendwie so in Spiral.

Jana: In Spiral, ja.

Evi: Das klingt irgendwie auch um in Spiral. Also das ist, um es kurz zu machen,

Evi: das sind eben diese dichten, massereichen Objekte, die einander umkreisen.

Evi: Warum gibt es dafür umkreisende Gravitationswellen, sondern in Spiralen?

Jana: In Spiralen?

Evi: In Spiraling?

Jana: Kenne ich aus dem Englischen, aber auf Deutsch habe ich das wirklich noch nie

Jana: gehört. Aber es heißt anscheinend auch so. Da bin ich auch drüber gestolpert.

Evi: Ja, es spricht sich auch schwierig. Das geht ja nämlich locker von den Lippen, sagen wir es mal so.

Evi: Gut, also wir haben ja zwei einander umkreisende Objekte. könnten eben auch

Evi: Neutronensterne sein oder eben schwarze Löcher, die eben gravitativ aneinander

Evi: gebunden sind, sich umeinander bewegen und dabei eben auch Gravitationswellen

Evi: senden und dadurch natürlich auch Energie dann verlieren.

Evi: Das heißt, man hat dann eben am Anfang so eher noch schwache Gravitationswellen,

Evi: die dann eben immer stärker werden, je näher sich die Objekte kommen und ja,

Evi: wenn sie dann kollidieren, macht es dann eben diesen Rums und dann verschwindet

Evi: das auch wieder, weil sie dann eben so ein einziges Objekt sind.

Evi: Das heißt, das ist eben auch wichtig, dass man dann immer so eine Asymmetrie dann auch hat.

Evi: Also es geht jetzt nicht um Also wenn sie sich gleichmäßig, gleichbleibend umkreisen, wäre es nichts.

Evi: Also es geht da auch um diese Veränderungen, die du da hast,

Evi: diese leichte Asymmetrie, die sich da ergibt.

Evi: Dann gibt es natürlich auch noch kontinuierliche Gravitationswellen.

Evi: Das ist jetzt hauptsächlich bei Neutronensternen.

Evi: Das heißt, wir haben auch wieder diese rotierenden, extrem kompakten, massereichen Objekte.

Evi: Also Neutronensterne, das sind diese Überreste von großen Sternen,

Evi: die ja dieses ganz extreme Masse-Durchmesser-Verhältnis eigentlich haben.

Evi: Also du hast ja auch schon über die Kollision von Neutronensternen gesprochen.

Evi: Also wenn du einen Neutronenstern hättest von der Masse der Sonne,

Evi: der hätte ja nur ein paar Kilometer Durchmesser. Also das ist wirklich extrem kompakt.

Evi: Und wenn das so leicht wackelt, würdest du eben auch dann so kontinuierliche

Evi: Gravitationswellen haben.

Evi: Also so gleiche Frequenz und Stärke würden die dann aussenden.

Jana: Also wenn der ganz alleine ist, also der braucht da gar keinen Partner,

Jana: sondern der muss nur so ein bisschen eiern.

Evi: Genau, ja richtig, wenn er eben so eiert, wenn er so ein bisschen so schwindelig

Evi: wird, vielleicht kurz einmal. Und wenn es halt nicht ganz kontinuierlich ist,

Evi: so eine kleine Schwankung ist, dann wird das eben dann auch schon reich.

Evi: Und dann gibt es noch explosive Gravitationswellen, wobei die sich eben so sehr

Evi: schwer vorhersagen lassen, weil sie halt von diesen Ereignissen stammen wie

Evi: eben Supernova-Explosionen oder ähnlichen Katastrophen, die sich da manchmal im All abspielen.

Evi: Und ich glaube, das ist auch noch nicht beobachtet worden. Also das ist eher

Evi: noch so ein bisschen im theoretischen Bereich.

Evi: Das sieht man auch schon, dass diese Gravitationswellen, dass das halt immer

Evi: wirklich diese Massen sind.

Evi: Also es braucht ein wirklich großes Ereignis, dass wir das messen können überhaupt

Evi: oder detektieren können.

Evi: Und die theoretische Vorhersage ist, wie so oft in der Physik,

Evi: schon länger her, bis dann jetzt eben dieser Beweis eigentlich erbracht wurde.

Evi: Und zwar geht das auf den guten alten Einstein zurück.

Jana: Natürlich.

Evi: Ja, also wir landen wieder mal dort, wir landen wieder mal in dieser goldenen

Evi: Ära unserer Lieblingszeit der Physik, glaube ich.

Evi: Also wir sind wieder zurück bei Albert Einstein 1916, Allgemeine Relativitätstheorie.

Evi: Ja, und da geht eben auch die Idee der Gravitationswelle zurück.

Evi: Also da ist es wirklich das erste Mal mathematisch formuliert,

Evi: dass eben diese beschleunigten Massen Wellen in der Raumzeit erzeugen.

Evi: Also das genau sind nämlich Gravitationswellen, wenn man es so will,

Evi: also Wellen der Raumzeit.

Evi: Die Gravitationskraft selber, das ist ja noch älter eigentlich die Untersuchung,

Evi: also die Kraft nicht, die hat es immer schon gegeben, aber die Untersuchung

Evi: oder die Erforschung, da gehen wir jetzt zurück bis zu Isaac Newton im 17.

Evi: Jahrhundert. Der hat ja als erster wirklich mathematisch erklärt,

Evi: wie diese Gravitationskraft eben wirkt auf diese Himmelskörper.

Evi: Also durch seine Theorie oder durch seine Formulierungen der Theorie hat man

Evi: dann wirklich die Bewegungen von diesem Planeten, Kometen, Asteroiden eigentlich

Evi: ganz gut berechnen und vorhersagen können.

Evi: Funktioniert auch in den allermeisten Fällen ja heute auch noch immer gut.

Evi: Also es ist so wirklich so in der klassischen Mechanik und Physik kannst du

Evi: das ja wirklich gut noch verwenden und funktioniert auch gut.

Evi: Sie erklärt aber eben nicht jetzt, wie die Gravitation wirkt oder warum sie wirkt.

Evi: Er konnte eben nicht erklären, wie bzw.

Evi: Ob sich diese Gravitationshaft überhaupt ausbreitet. Also bei ihm war das eher

Evi: so instantan, das ist eigentlich so unendlich schnell überall.

Evi: Und das ist ja etwas, wo wir wissen, da hat ja auch Einstein seine Probleme

Evi: gehabt, das gibt es nicht, es kann jetzt nicht irgendwas instantan wirken.

Evi: Und deswegen hat er dann, also Einstein in seiner Gravitationstheorie die Gravitation

Evi: auch als Eigenschaft des Raumes selbst beschrieben.

Evi: Also jedes Objekt mit einer Masse natürlich, also wir haben ja alle Massen und wir krümmen den Raum.

Evi: Und dadurch ändern sich ja dann auch die Bewegungen von den Objekten selber.

Evi: Also man hat ja einfach so, bewegt man sich ja so geradlinig durch den Raum

Evi: und wenn jetzt aber eben da eine große Masse sitzt, die krümmt diesen Raum und

Evi: das verändert dann eben auch die Bewegung.

Evi: Das heißt, die Kraft, die jetzt eben bei Einstein als Gravitation beschrieben

Evi: worden ist, ist jetzt eigentlich nichts anderes als diese Art und Weise,

Evi: wie wir die Krümmung des Raumes eigentlich wahrnehmen.

Jana: Das finde ich spannend, dass du das so erzählst, weil ich habe mich immer gefragt,

Jana: wie kommt Einstein auf die Idee, plötzlich das alles neu aufzusetzen?

Jana: Wie kommt man auf den Gedanken, Gravitation ist irgendwie, ich weiß jetzt nicht,

Jana: ob es genau so war, ob das der Ursprung war, aber das macht natürlich Sinn,

Jana: dass es bei Newton diese instantane Übertragung gab, die es bei Einstein ja nicht geben kann.

Jana: Dass das vielleicht irgendwie so der Sprungbrett ist, dass man davon ausgeht

Jana: und sagt, okay, da muss irgendwie noch mehr dahinter sein oder wir haben es

Jana: noch nicht ganz erfasst.

Jana: Und natürlich auch die Frage, was ist das überhaupt? Newton beschreibt ja nur

Jana: das Wie und nicht das Warum.

Evi: Genau, ja. Und so ist das halt schon, finde ich, so ein bisschen ein ganzheitlicher

Evi: Ansatz. Ich weiß nicht, ob man das so sagen kann.

Evi: Und bei Einstein war jetzt dann eben auch so quasi dieser Folgegedanke dadurch

Evi: dann, dass jetzt natürlich eben eine Veränderung in dieser Gravitationskraft

Evi: selbst natürlich eine Veränderung in der Krümmung des Raumes dann bewirkt.

Evi: Und das ist jetzt eben noch der Punkt, dass sich das, aber diese Veränderung

Evi: jetzt nicht unendlich schnell ausbreitet, sondern jetzt mit Lichtgeschwindigkeit.

Jana: Mit Lichtgeschwindigkeit.

Evi: Genau, also das finde ich eigentlich auch total faszinierend. Gefahr, ne.

Evi: Eigentlich nichts wirklich so schnell wie das Licht oder schnell ist das Licht ja schon gar nicht.

Evi: Und dann hast du die Gravitationswellen, die sich jetzt aber mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Evi: Aber eigentlich, sie sind ja der Raum selbst.

Jana: Genau, der Raum selber ist ja daran nicht gebunden. Das macht die Leute immer ganz wütend.

Evi: Also sie sind ja die Veränderung in der Krümmung des Raumes.

Evi: Das ist auch so etwas, also wir haben ja das letzte Mal darüber gesprochen,

Evi: dass ja Licht und so, das klingt ja total langweilig, also jetzt als Forschungsgebiet,

Evi: oder wenn du jetzt irgendwie sagst, du forschst zu Licht, dass das total lame

Evi: ist, und wenn du da mal genauer hinschaust und dich damit...

Evi: Beschäftigst, wird das eigentlich total faszinierend. Und Gravitation ist auch

Evi: so etwas, was jetzt auf den ersten Blick finde ich total langweilig.

Evi: Okay, das kannst du deinem Kind erklären, was Gravitation ist.

Evi: Das ist, dass du am Boden bleibst. Es zieht dich an.

Evi: Und that's it. Das ist, warum der Ball runterfällt wieder.

Evi: Und wenn man da aber näher reingeht und sich das anschaut und auch,

Evi: wie viel wir eigentlich noch nicht wissen von der Gravitation,

Evi: wie sie da auch wirkt, warum sie auch so schwach ist, auf das kann man hier

Evi: eh noch, ist das total faszinierend.

Jana: Abgefahren, ja. Ja, total. Und auch, dass es so lange gedauert hat.

Jana: Und das ist für mich wirklich das Genie von Einstein.

Jana: Und ich meine, das ist jetzt nichts Bahnbrechendes zu sagen, das ist ein Genie.

Jana: Aber das Umdenken von einer ja ganz gut funktionierenden Beschreibung der Gravitation,

Jana: auf das zu kommen, was da dahinter steht und dann Vorhersagen zu machen.

Jana: Ich stehe da immer noch völlig sprachlos davor.

Jana: Also wie man so eine gedankliche Leistung bringen kann von jemandem,

Jana: der ja eigentlich wirklich komplett aus der Theorie kommt. Also das ist ja nicht,

Jana: dass der irgendwelche großen Experimente gemacht hat, sondern das hat er sich

Jana: in seinem Kopf alles überlegt.

Evi: Ja, und die Ableitung, die Konsequenzen, die sich halt daraus ergeben,

Evi: dass er sagt, okay, das muss dann eben so Gravitationswellen geben.

Evi: Wobei Einstein selbst da auch recht kritisch war oder selbstkritisch war in

Evi: der Hinsicht und das ja oft immer auch wieder verworfen hat.

Evi: Also er hat dann irgendwie auch, ich glaube 1938 oder so, hat er dann noch einmal

Evi: was publiziert oder publizieren wollen, hat das eingereicht.

Evi: Und dann war er so, nein, das ist ein Rechenfehler. Und dann hat er es ein Jahr später erst.

Evi: Und er hat es da auch irgendwie so wieder verworfen.

Evi: Und dann irgendwie, ja, gibt es doch, ja, nein und so. Also war da auch immer

Evi: so ein bisschen skeptisch.

Jana: Das ist ein bisschen unsicher.

Evi: Und vor allem war er auch skeptisch, was jetzt den Nachweis nämlich betrifft.

Evi: Also das war halt auch etwas.

Evi: Ich glaube, das ist wahrscheinlich auch etwas, was dann zu der Verunsicherung

Evi: vielleicht beiträgt. Ja.

Evi: Okay, du kommst dann auf diese Ergebnis und weißt, okay, das ist aber so schwach,

Evi: dass wir ihn wahrscheinlich niemals nachweisen können.

Evi: Ja, umso bemerkenswerter ist es dann, was uns jetzt 100 Jahre später eigentlich gelungen ist.

Evi: Ich wollte jetzt noch erwähnen, ich glaube, ich habe es eh ganz kurz schon gesagt,

Evi: wie ich beschrieben habe, welche Typen von Gravitationswellen es gibt, dass es ja,

Evi: In ruhenden Massen passiert ja im Prinzip noch nichts. Es rübt jetzt zwar den

Evi: Raum, aber es ist noch keine Welle oder sowas.

Evi: Es ist eben bei einer gleichmäßigen Bewegung und ein ruhender Beobachter und

Evi: so. Das gleiche Ergebnis. Das heißt, du brauchst wirklich diese beschleunigten Massen.

Evi: Und die verursachen erst eine Veränderung im Gravitationsfeld.

Evi: Weil der Raum ist ja auch nur für sich recht stark.

Evi: Es ist nicht so, dass du den Raum sehr leicht bewegen oder ändern kannst.

Evi: Und für diese Veränderung brauchst du halt und für diese Krümmung in dieser

Evi: Raumzeit, brauchst du halt wirklich ganz starke, beschleunigte Massen,

Evi: die dann diese Gravitationswellen erzeugen.

Jana: Aber eine doofe Frage jetzt mal. Bewegung, Beschleunigung.

Jana: Ah ne, Moment, Geschwindigkeit ist ja so. Wenn ich mich gerade frage,

Jana: in welchem Bezugssystem.

Jana: Weil wenn ich zum Beispiel auf dem Neutronenstern sitze, der da irgendwie eiert,

Jana: dann müsste ich ja stillstehen. Aber es ist ja keine gleichmäßige Geschwindigkeit.

Jana: Oder auch die Schweizer Nase. Es geht ja um Beschleunigung.

Evi: Dass es sich verändert.

Jana: Und damit ist es absolut okay. Weil ich da immer irgendwie einen Knoten in meinen Kopf kriege.

Jana: Mit der speziellen Relativität. Aber ja, okay.

Jana: Weil entweder bewegen die sich im Kreis oder verändern die Geschwindigkeit.

Jana: Und damit veränderst du dann absolut gesehen auch wirklich den Raum wahrscheinlich.

Evi: Ja, eben richtig. Genau. Also du brauchst eben diese beschleunigte Masse,

Evi: diese Asymmetrie. Damit diese Welle eben besorgt wird.

Jana: Und wenn ich auf meinem Bürostuhl rotiere, theoretisch schon auch Gravitationswellen auslösen. Minimal.

Evi: Ja, es ist eben extrem schwach. Also das fängt ja schon damit an.

Evi: Die Gravitation selbst ist ja schon eine enorm schwache Kraft.

Evi: Also wenn wir dann die vier Grundkräfte denken, als Beispiel jetzt nur,

Evi: oder wenn wir das als Referenz herannehmen, damit das vielleicht ein bisschen anschaulicher wird,

Evi: die elektromagnetische Wechselwirkung, also das ist im Elektrizitätmagnetismus,

Evi: Wenn wir das nehmen als relative Stärke 1, dann die Gravitation hat dann die

Evi: relative Stärke 10 hoch minus 41.

Jana: Oh, okay, das ist ein Wittervergleich.

Evi: Das ist zur Relation gesehen wirklich extrem schwach.

Evi: Die Kernbindung hat relative Stärke 60. Siehst du nochmal, wie krass das eben

Evi: ist. Ich meine, das eine wirkt halt im Kleinen und die Gravitation,

Evi: die hat ja unbegrenzte Reichweite, nimmt zwar mit der Entfernung ab,

Evi: aber sie ist zum Beispiel auch nicht abschirmbar.

Evi: Also da kannst du die Gravitation jetzt auch nicht irgendwie,

Evi: also diese Antigravitationsstiefeln, die wir aus Star Trek Filmen kennen,

Evi: die das Bock trägt, weiß ich nicht, ob das so funktioniert.

Evi: Wird eher nicht funktionieren, ja. Ja, was passiert jetzt eigentlich bei einer Gravitationswelle?

Evi: Also das ist auch etwas, man kann ja sagen mathematisch gesehen,

Evi: ist das eine Fluktuation des metrischen Tensors, also die Metrik des Raumes ändert sich.

Evi: Aber man kann das schon recht vereinfacht auch sagen oder sich eigentlich ganz

Evi: gut vorstellen, weil im Prinzip ist es nur eine Veränderung von Abständen.

Evi: Also du hast jetzt eben so eine Gravitationswelle durch einen Planeten oder durch...

Evi: Den Mond zum Beispiel, auch den Vollmond, wenn man den betrachten,

Evi: so durchlaufen würde, dann hast du es erst so eine leichte Streckung und dann

Evi: staucht es leicht zusammen.

Evi: Also so ein bisschen wie ein Ei und dann wird es wieder so zusammen.

Evi: Also die Abstände ändern sich, ich meine, das ist jetzt dramatisch formuliert,

Evi: also wirklich alles eigentlich nur sehr klein.

Evi: Man merkt da jetzt natürlich halt gar nichts, aber es ist halt so ganz kurz

Evi: eine Streckung und Stauchung, die da passiert, wenn da so eine Gravitationswelle durchrast.

Evi: Der Effekt ist wirklich sehr, sehr klein. Und deswegen war es eben auch sehr

Evi: schnell klar, dass wenn halt wirklich ein Nachweis gelingen kann,

Evi: dann auch eben nur von Objekten, die wirklich massereich sind.

Evi: Also du hast ja vorhin gesagt, wenn du jetzt auf dem Bürostuhl da hin und her

Evi: dich beschleunigt bewegst, der passiert jetzt nicht ganz so viel.

Evi: Also man braucht da halt wirklich schon ordentliches Kawumse,

Evi: damit man das eben auch messen kann.

Evi: Und es gab dann auch tatsächlich auch schon früher Versuche,

Evi: bereits in den 1960er Jahren, gab es einen amerikanischen Physiker,

Evi: den Joseph Weber, aus Osteuropa, glaube ich, eingewandert.

Evi: Und der hat die ersten Experimente eigentlich gemacht.

Evi: Also der wollte Gravitationswellen nachweisen, hat sich überlegt, wie kann ich das machen?

Evi: Und hat dann einen Detektor gebastelt. Ich finde die Vorstellung ganz nett,

Evi: wie er das gemacht hat. Wobei ich habe jetzt nicht gesehen, wie es genau ausgesehen hat.

Evi: Also da habe ich jetzt kein Bild gesehen. Aber er hat so einen großen Aluminiumzylinder

Evi: gebaut, so ein Meter dick, zwei Meter lang, der frei aufgehängt war.

Evi: Und seine Idee war, dass wenn jetzt eben eine Gravitationswelle da durchsaust,

Evi: der diesen Zylinder minimal verformen würde.

Evi: Und das sollte dann eben natürlich Schwingungen auslösen, die man messen kann.

Evi: Also er hat dafür so Piezoelemente verwendet, wo halt wirklich diese kleinsten

Evi: mechanischen Veränderungen in elektrische Signale umgewandelt werden sollten.

Evi: Und dann sollte man das messen können.

Evi: Und er hat das Detektor an unterschiedlichen Orten angebracht,

Evi: um jetzt eben auch lokale Störungen auszuschließen.

Evi: Er hat dann auch behauptet, dass er Gravitationswellen gemessen hat.

Jana: Ach!

Evi: Ja, ja, also er war da auch noch für sich sehr erfolgreich, aber keiner konnte

Evi: das reproduzieren. Kann ja nicht sein.

Jana: Oder? Mit allem, was wir heute wissen, dass er das auf der Atemweite messen konnte.

Evi: Also keiner hat so richtig verstanden, was er da macht. Und demnächst konnte

Evi: das auch nicht reproduziert werden. Und er hat dann aber...

Evi: Auch recht häufig Signale gemessen. Also er hat dann auch so,

Evi: also er hat ja aus dem Zentrum der Milchstraße,

Evi: aber dann so oft eigentlich Gravitationsbereiche gemessen, dass wenn du das

Evi: dann irgendwie, also du kannst das alles ja auch dann berechnen,

Evi: und der Energieverlust wäre eigentlich so stark, dass es die Milchstraße dann

Evi: gar nicht mehr geben dürfte.

Evi: Also da hat irgendwas nicht ganz zusammengepasst und man war da halt irgendwie

Evi: recht skeptisch. Ja, deswegen gilt das jetzt nicht so wirklich.

Evi: Also gilt da eher als erfolgloses Beispiel.

Jana: Aber er hat es versucht. Also ich finde, das ist natürlich immer,

Jana: überhaupt in den 60ern auf die Idee zu kommen, ich mache das jetzt und gucke

Jana: mal, ob das funktioniert, ist ja schon spannend. Also wusste ich gar nicht.

Evi: Wir wissen heute natürlich, dass die Geräte einfach nicht empfindlich genug waren.

Jana: Ja, ja, ja.

Evi: Aber er hat trotzdem eine Vorreiterrolle eingenommen und ich glaube,

Evi: dass das ganz wichtig ist, dass er da auch seine Arbeit geleistet hat.

Evi: Also er hat eigentlich schon den Weg da jetzt geebnet, auch für die anderen

Evi: Forschungen, weil er hat auch die Gravitationswellenforschung selbst da vorangetrieben.

Evi: Also das war ja eher so ein Randphänomen der Physik. Durch seine Sachen ist

Evi: das halt dann schon so ein bisschen mehr ins Rollen gekommen, mehr en vogue geworden.

Evi: Es hat dann auch dazu geführt, dass dann Physiker auf eine alternative Idee gekommen sind.

Evi: Also schon in den 1970er Jahren hat man sich dann überlegt, okay,

Evi: statt eben diesem mechanischen Resonanzzylinder, den er eben eingesetzt hat,

Evi: könnte man Laserinterferometrie benutzen, um Gravitationswellen aufzuspüren.

Evi: Ich werde dann eh später noch dazu kommen, was Interferometer sind.

Evi: Ronald Trevor war ein britischer Physiker, amerikanischer Physiker wie Rainer

Evi: Weiss und Kip Thorne, den kennen einige wahrscheinlich.

Evi: Also der hat ja quasi die Science in Interstellar berechnet und hat da wissenschaftlich

Evi: beraten und der ist ja auch gerade das Schwarze Löcher und das alles betrifft,

Evi: ist ja auch ein Queryphäe.

Evi: Und ja, also ihre Grundidee war eben, dass sie, also deswegen kurz zu Laserinterferometrie,

Evi: dass eben also ein Laserstrahl, wenn sie eben zwei senkrecht zueinander verlaufende Arme aufgeteilt sind,

Evi: dass sich die dann treffen und auslöschen und wenn dann eben so eine Gravitationswelle

Evi: durchläuft, dass sich dann aber eben diese Länge des Arms ändert und dann kann

Evi: man das dann eben messen, wenn da etwas durchläuft.

Evi: Und das ist eben schon dieses Grundprinzip von LIGO.

Evi: Ich will immer LIGO sagen, ich sage es ganz offen. Also es kann sein,

Evi: dass ich mich noch versprechen werde. Mit dem ist wirklich dieser Durchbruch dann gelungen.

Evi: Das ist dieses Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory.

Evi: Die haben eben erstmals 2015, also fast 100 Jahre nach Einstein,

Evi: dann diesen Nachweis gebracht.

Evi: Und das hat auch schon in den 80ern begonnen, dieses Projekt.

Evi: Sie haben in den 90er Jahren dann mit dem Bau auch schon begonnen.

Evi: Das war dann irgendwie was erfolglos. Dann haben sie es irgendwie quasi geupgradet

Evi: und noch einmal in Betrieb geworden.

Evi: Also das sind auch so Sachen, wir haben jetzt diesen Nachweis,

Evi: aber was da für Vorarbeit auch geleistet wurde.

Jana: Ja, ja.

Evi: Ja, und es war auch eines der teuersten Projekte. Also es hat wirklich auch

Evi: enorm viel Geld verschwunden.

Jana: Das ist auch so, dass man so viel Geld ausgibt und es immer wieder wahrscheinlich

Jana: rechtfertigen muss, wenn man da über Jahrzehnte nichts findet.

Jana: Ja, aber irre, dass es durchgezogen haben. Das ist bestimmt nicht einfach gewesen.

Evi: Ja, und jetzt gab es eben auch das erste Mal Geräte, die wirklich sensibel genug

Evi: sind, um jetzt eben diesen Nachweis zu machen, so von diesen astronomischen

Evi: Eignissen, die jetzt wirklich diese Raumzeit krümmen.

Evi: Also ich finde das wirklich immer noch sehr, sehr, sehr krass.

Evi: Also die erste beobachtete Gravitationswelle, die hat übrigens den schicken

Evi: Namen GW150914, also 150.

Jana: Eine Telefonnummer.

Evi: Ja, stimmt. Klingt eher wie eine Telefonnummer. Und ja, tatsächlich ist es jetzt

Evi: ein Ereignis, das eben bereits vor knapp eineinhalb Milliarden Jahren stattgefunden

Evi: hat, also vor 1,3 Milliarden Jahren.

Evi: Also zwei schwarze Löcher sind da kollidiert, die ihm seit ihrer Entstehung,

Evi: also zehn Milliarden Jahre zuvor, sich umkreist haben.

Evi: Also es war eben auch so ein binäres System und die haben ihm da dann damals

Evi: ein jähes Ende gefunden. Ja, also der Ursprung von ihnen ist halt wirklich das

Evi: im frühen Universum eigentlich.

Evi: Also du hast da zwei Monstersterne gehabt, die halt wirklich mit knapp so 100

Evi: Mal mehr Masse als die Sonne entstanden sind und die dann natürlich auch ein

Evi: dementsprechend kurzes Sternenleben eigentlich gehabt haben,

Evi: also nur ein paar Millionen Jahre,

Evi: bis sie dann eben so zwei schwarzen Löchern zusammengestürzt sind.

Evi: Und dann wirklich hat das über, das ist ja eh das letzte Mal auch gesagt,

Evi: dass das ja so extrem lang dauert. Das heißt, die haben möglichst über Milliarden

Evi: von Jahren sich langsam angenähert, bis sie dann verschmolzen sind.

Evi: Wobei verschmolzen ist vielleicht das falsche Wort für so ein Ereignis.

Jana: Ja, irgendwie bräuchte ich ein gewalttätigeres Wort dafür.

Evi: Das ist halt dann auch alles unsichtbar. Und da hast du aber dann wirklich nur

Evi: diesen Karwumms gehabt.

Evi: Sie haben sich dann immer schneller angenähert, eben auch diesen Raum gezerrt, gedellt.

Evi: Also das ist dann eben wirklich diese Beschleunigung, diese Änderung.

Evi: Und dann eben wirklich kurz vor der Kollision waren sie wirklich so schnell,

Evi: waren sie nur auf so halber Lichtgeschwindigkeit, sind sie da so umeinander

Evi: vorbeigerauscht, also wirklich so 25 Mal in der Sekunde,

Evi: waren dann immer noch 53 Kilometer entfernt, bis dann wusch gemacht hat,

Evi: wo eben diese Gravitationswelle, die wir dann gemessen haben, entstanden ist.

Evi: Also das war wirklich, das war auch eine Energiemenge entstanden.

Evi: Das war ein Tsunami eigentlich.

Evi: Also ich habe dann auch gelesen, dass die Energie, die da freigesetzt wurde,

Evi: aber das muss man sich auch mal auf der Zunge zergehen lassen.

Evi: Also mehr Energie als alle Sterne im beobachtbaren Universum zusammen zur gleichen

Evi: Zeit in den Weltraum ausgestrahlt haben.

Jana: Wow, okay, ja das ist eine Ansage.

Evi: Naja, dann hat es diesen Plopp gemacht und dann Stille und dann hat sich diese

Evi: Welle halt wirklich mit Lichtgeschwindigkeit ist die durchs All gesaust.

Evi: Also ich muss mir das immer so vorstellen, dass die dann wirklich da so

Evi: Durchs Allsaus, der Einstein postuliert seine Gravitationswellen in der Relativitätstheorie.

Evi: Die Gravitationswelle rauscht gerade in die Milchstraße irgendwie rein.

Jana: Ah ja, schön.

Evi: Und dann bauen die das LIGO und die Gravitationswelle lehrt sich langs und sieht

Evi: schon das Sonnensystem.

Evi: Und dann am 14. September 2015 rauscht sie dann durch diesen Detektor durch.

Evi: Es waren ja nur sieben Millisekunden.

Evi: Und dann durch die Erde durch. und dann schon ein paar Sekunden später weiter durchs All.

Jana: Weißt du, was die damals dann, das ist ja eine Längenveränderung,

Jana: die das auslöst, die durch dieses Interferometer gemessen wird.

Jana: Weißt du, auf welcher Größenordnung ist man da, was die da messen an Veränderung?

Evi: Ja, das habe ich mir angesehen, weil es ja auch darum geht, warum dieser Nachweis so schwierig ist.

Evi: Das ist eben, weil sie ja diesen Raum nur minimal verändern.

Evi: Und ich habe mir das auch angesehen, also du kannst natürlich eine Art,

Evi: also eine Amplitude ausrechnen, diese Höhe der Welle.

Evi: Und zwar ist das gegeben, also das rechnet sich aus durch das Verhältnis vom

Evi: Schwarzschildradius, also quasi diese Ausdehnung von diesem schwarzen Loch,

Evi: also von einem kugelsymmetrischen schwarzen Loch und die Entfernung zu uns.

Evi: Also wenn du zum Beispiel jetzt ein schwarzes Loch hättest, das 33 Mal die Masse

Evi: der Sonne hat, dann hat das einen Schwarzschildradius von 100 Kilometer.

Evi: Und bei einer Entfernung von einer Milliarde Lichtjahre hättest du dann einen

Evi: Wert von 10 hoch minus 20.

Evi: Also das wäre diese Höhe der Welle, die LIGO auch messen kann tatsächlich.

Evi: Das ist, um dir ein bisschen ein Verhältnis zu geben, ein Zehntausendstel des

Evi: Durchmessers eines Protons.

Evi: Also ein Proton hat einen Durchmesser von 1,7 hoch minus 15 Meter.

Jana: Das hat der Herr in seinem Aluzylinder wahrscheinlich nicht gemessen.

Evi: Ja, eben. Genau, ohne ihm da zu nahe treten zu wollen.

Evi: Es war jetzt die gemessene Gravitationswelle, die war tatsächlich zehnmal so groß.

Evi: Aber noch immer, es war so ein Teil in 10 hoch 21.

Jana: Aber es ist immer noch weniger als Protonenradius.

Evi: Also vom Verhältnis her ist das so, als würde die ganze Milchstraße um die Größe

Evi: eines Menschen gestaucht.

Jana: Wow. Okay, ja irre.

Evi: Also da siehst du halt wirklich, wie präzise das eben auch sein muss.

Jana: Das ist Wahnsinn.

Evi: Und dadurch, durch diese Messungen, also dadurch, dass du Amplitude und Frequenz

Evi: eben hast, und von dem kannst du dann jetzt auf die Umlaufzeit der schwarzen

Evi: Löcher, die Geschwindigkeit und eben auch der Abstand, also das waren eben diese

Evi: 350 Kilometer, die ich vorhin erwähnt habe, kannst du das dann ausrechnen und berechnen.

Evi: Und das ist halt wirklich ein Wahnsinn.

Evi: Vor allem, wenn man sich auch vorstellt oder wenn man daran denkt, wie Ligo aufgebaut ist,

Evi: Also ich habe ganz kurz schon gesagt, dass es ja Interferometer sind,

Evi: die da eben diese Längenänderung messen können.

Evi: Und das heißt, sie haben da eben verwendet, möchte ich ganz kurz noch erzählen

Evi: oder erklären, also das ist eine Laserlichtquelle, also ein Laserstrahl und

Evi: der wird eben in zwei Strahlen aufgespaltet.

Evi: Und dann bewegen sie sich im rechten Winkel weiter und legen dann die gleiche

Evi: Distanz zurück, werden dann reflektiert und kehren dann wieder zum Ausgangspunkt zurück.

Evi: Und man kann jetzt eben so einstellen, dass wenn sie dann eben zum gleichen

Evi: Zeitpunkt wieder zurückkommen natürlich, weil ja beide mit Lichtgeschwindigkeit

Evi: unterwegs sind, dass sie sich ausstrahlen. Also dann ist nichts mehr zu sehen.

Evi: Die werden ausgesendet, bumm, löschen sich eben aus. Und wenn es aber in einer

Evi: Gravitationswelle durch diesen Detektor läuft, ändern sich jetzt eben diese Distanzen.

Evi: Das heißt, einer von ihnen legt dann geringfügig eine andere Distanz zurück als der andere.

Evi: Das heißt, sie kommen eben nicht mehr zum gleichen Zeitpunkt an und löschen

Evi: sich daher auch nicht mehr aus.

Evi: Und so wird dann ein Signal ausgelöst. Klingt das eben vom Prinzip her eigentlich einfach.

Evi: Und die Umsetzung ist aber natürlich extrem schwierig. Also das ist enorm.

Evi: Und es ist, ich meine, Gerät ist jetzt auch nicht mehr das richtige Wort,

Evi: weil diese, ich meine, die Laserstrahlen legen halt einen Weg von vier Kilometern

Evi: zurück, bis sie reflektiert werden.

Evi: Also es ist eigentlich ein Gebäude, wo die da herumfahren.

Evi: Und ja, so wie gesagt, diese Längenänderung ist jetzt eben auch wirklich so klein.

Evi: Ja, ist ein Wahnsinn. Und du musst halt wirklich schauen, dass du halt keine

Evi: Störungen drinnen hast, keine leismische Welleneinflüsse, Störeinflüsse,

Evi: dass du das alles irgendwie herausfilterst.

Evi: Und das eben bei einer Länge von vier Kilometer. Also diese Laserarme sind ja so lang.

Evi: Und trotzdem misst sie diese wirklich ganz kleine Änderung.

Evi: Also Wahnsinnsleistung. Dafür gab es übrigens auch den Nobelpreis natürlich.

Evi: Also es haben dann Rainer Weiß.

Jana: Ja klar, also ich meine.

Evi: Barry Bush und Kip Soren eben auch haben dann eben auch 2017 dann den Nobelpreis

Evi: bekommen in Physik für den LIGO-Detektor und eben die Beobachtung von den Gravitationswellen.

Jana: Das ist ja unglaublich. Also was für ein erstes Mal Durchhaltevermögen,

Jana: was für eine Präzisionsarbeit.

Jana: Ich glaube, ich habe mal gelesen, dass sie auch ganz oft sich so Fake-Signale

Jana: absichtlich eingespielt haben, um zu testen, ob sie in der Lage sind,

Jana: zu unterscheiden oder ob sie es überhaupt messen würden.

Jana: Also ich kann es gar nicht glauben, dass wir sowas können.

Evi: Sie haben es auch wirklich lang natürlich auch überprüft. Eben das gesagt,

Evi: natürlich, sie haben so Störsignale auch immer wieder überprüft.

Evi: Sie haben eben auch wirklich gesagt,

Evi: okay, wenn da jetzt die zwei LKWs vorbeifahren, wie schaut das aus?

Evi: Und ich habe am Anfang schon gesagt, LIGO war ja eigentlich,

Evi: also haben sie ja runtergenommen und quasi überarbeitet und dann neu gestartet

Evi: und es war irgendwie noch so in diesem Testbetrieb und das Signal aufgenommen

Evi: haben, war es noch gar nicht richtig wieder in Betrieb.

Evi: Und jetzt weiß ich, der Marco Drago, glaube ich, war das, der als erstes das

Evi: Signal gesehen hat, der war sich jetzt gar nicht sicher.

Evi: Okay, testen die da jetzt schon? Ist das jetzt eben so einer von diesen falschen Signalen?

Evi: Der hat sich da war ganz verunsichert, ob da jetzt wirklich was,

Evi: ob das halt wirklich das ist.

Evi: Und also war auch eigentlich ein Wahnsinn, dass wirklich gerade,

Evi: wo die es wieder angesteckt haben, sozusagen, das war dann auch wirklich die Messung, war ja.

Jana: Wow.

Evi: Aber du hattest recht, es macht wirklich plopp. Es macht plopp.

Evi: Wir haben auch gesprochen, was ja da passiert, wie das sich anhört.

Evi: Sie haben es ja dann auch hörbar gemacht.

Evi: Und es ist ja wirklich so ein ganz kurzer, so ein Pupp. Also ein Plopp.

Jana: Ja, also ich liebe das. Besonders schön finde ich die Signale von den zwei Neutronensternen,

Jana: weil die so ein bisschen länger sind.

Jana: Also, glaube ich, da braucht ja dieser Verschmelzungsprozess ein bisschen länger.

Jana: Und das gibt es auf YouTube, glaube ich, ganz viel. Du hörst so ein bisschen, wie es so ankommt.

Jana: Es macht so ein leichtes... und dann das war's.

Evi: Eigentlich total arg, wenn du dann denkst, was das für ein Ereignis ist und dann klingt das so...

Jana: Was eigentlich passiert.

Evi: Ja, bemerkenswert.

Jana: Sehr bemerkenswert.

Evi: Aber es geht weiter. Also, du hast ja schon gesagt, Sie haben einen Neutronenstern jetzt auch schon

Evi: Also sind weitere Wellen bereits aufgenommen und detektiert worden und ist für

Evi: die Forschung natürlich ganz spannend.

Evi: Aber ganz spannend ist auch als Ausblick ein neues Projekt oder was von der

Evi: ESA gerade im Entstehen ist. Und zwar ist das das Laser oder LASER,

Evi: das Laserinterview mit der Space-Antenne.

Evi: Und ja, ich glaube, das spannende Wort hier ist

Evi: Space, weil es ein Gravitationswellen-Observatorium im All werden wird.

Evi: Also da haben wir dann drei Satelliten, die eben im All sind,

Evi: die wirklich Millionen Kilometer voneinander entfernt sind und mit LASER diese

Evi: Längenänderungen abmessen können.

Evi: Also wir hatten hier bei LIGO eben diese vier Kilometer, die im Welle sind dann

Evi: wirklich Millionen Kilometer voneinander entfernt.

Evi: Das heißt, sie können eben wirklich noch feiner, also es ist die Hoffnung dann,

Evi: dass sie eben noch feinere Gravitationswellen nachweisen können.

Evi: Vielleicht sogar aus dem frühen Universum. Also das ist die...

Jana: Ich wollte gerade sagen, weil wenn man redet von so nicht in Spiral,

Jana: sondern diesen anderen Gravitationswellen spricht, so Urknall und solche Sachen.

Jana: Also man hat ja immer so die kosmische Hintergrundstahlung als das Limit,

Jana: was man an Photonen sehen kann.

Jana: Aber Gravitationswellen dürfen da ja eigentlich durchgehen. Ich habe keine Ahnung,

Jana: ob das realistisch ist, dass man die messen kann.

Evi: Das ist ja das, was jetzt auch diese Gravitationswellen-Astronomie so spannend macht.

Evi: Du hast das eh schon gesagt, die klassische Beobachtung ist so eine elektromagnetische

Evi: Welle, Licht, was wir ja beobachten. Das bewegt sich ja durch den Raum.

Evi: Gravitationswellen sind jetzt im Raum, sind der Raum. Und wird aber eben in

Evi: der Ausbeutung nicht gehindert.

Evi: Also eben so eine elektromagnetische Welle wird ja von Materie beeinflusst,

Evi: das wird ja reflektiert absorbiert.

Evi: Und eine Gravitationswelle, die trägt ihre Information.

Jana: Ist dir wurscht.

Evi: Ja, genau. Also die geht da eigentlich fast ungehindert weiter und hat da eben

Evi: ihre Information einfach auch gespeichert, die sie im.

Evi: Ausgelöst hat und er trägt das weiter. Das heißt, wir können eben auch schwarze

Evi: Löcher nicht direkt beobachten.

Evi: Das hast du ja auch das letzte Mal schon gesagt, weil sie eben kein Licht abstrahlen.

Evi: Das ist ja ganz schwierig da.

Evi: Und da können wir jetzt eben auch durch Gravitation schon ganz viel lernen.

Evi: Also eben wie diese Kollision im Detail abläuft.

Evi: Und generell halt das Verständnis für diese Vorgänge verbessern.

Evi: Und dann eben natürlich auch die Frühphase des Universums.

Evi: Also das wäre halt überhaupt die große Hoffnung, dass halt wirklich vielleicht

Evi: dieses Rütteln des Urknalls selbst oder eben zumindest während der kosmischen Inflation.

Jana: Ja. Ah, Inflation, das wäre es. Die habe ich neulich mal ganz lange drüber gelesen,

Jana: bin da in so einem Rabbit Hole verschwunden.

Jana: Das ist ja auch, also Inflation, wenn wir da mal was Direktes als Nachweis hätten

Jana: oder wie das genau abgelaufen ist, das wäre cool, dass das alles kommt.

Jana: Und ich meine, Leiser ist ja, wird kommen, oder? Das ist nicht irgendwie vorgeschlagen

Jana: und die überlegen noch, ob sie das finanzieren, sondern...

Evi: Nein, nein, das ist schon... Das ist ja auch schon ein längeres Projekt,

Evi: weil das war ja vorher eh leiser und dann ist aber die USA ausgestiegen und

Evi: dann hat die ESA Juice vorangezogen.

Evi: Also hat das dann eher, also die Mission ja zu den Jupitermunden.

Evi: Und jetzt ist ja aber ein Leiser wieder dran. Also so glaube ich 234,

Evi: 35, irgendwie so. Also es dauert noch ein bisschen.

Evi: Aber es soll in Betrieb gehen und ja, also ich hätte jetzt da nichts gehört,

Evi: dass das an der Kippel steht. Aber man weiß ja nie, was passiert.

Evi: Wenn du etwas abnimmst, das kann so schnell gehen.

Jana: Es geht schnell, verändern sich die Dinge. Ja, war Wahnsinn.

Jana: Wir wissen ja, diese Dinger brauchen ihre Zeit. Also wenn die da in den 80ern

Jana: schon angefangen haben mit LIGO, dann kann man ja völlig optimistisch sein,

Jana: was uns leiser dann hoffentlich in zehn Jahren bringen kann.

Evi: Ja, hoffen wir mal, dass die politische Situation auch so bleibt,

Evi: dass man solche Projekte vorantreiben kann.

Jana: Wissenschaft machen kann.

Evi: Das wäre sehr wertvoll. Also das ist wirklich enorm.

Evi: Und gerade diese Gravitationswellenastronomie, das ist ähnlich,

Evi: wie wir damals angefangen haben. Radioastronomie und so.

Evi: Das erste Mal durchs Teleskop gucken.

Evi: Und das ist schon wirklich so ein Meilenstein. Das ist wirklich ganz Neues.

Evi: Und so Möglichkeiten auch eröffnet.

Evi: Ich würde sagen, wir machen mal ganz kurz noch eine Pause. und dann habe ich

Evi: noch einen kleinen Literaturtipp diesmal mit.

Jana: Oh, sehr gut.

Evi: Wer genaueres wissen möchte darüber, wie diese Entdeckung vonstatten gelaufen ist,

Evi: dieser Nachweis, da gibt es ein wirklich interessantes Buch und zwar heißt das

Evi: Gravity's Kiss and the Detection of Gravitational Waves von Harry Collins.

Evi: Es läuft auf Englisch, ich glaube, es gibt es nicht auf Deutsch.

Evi: Der hat nämlich wirklich in diesem Buch, also es ist schon so speziell,

Evi: es ist keine leichte Literatur,

Evi: aber er hat wirklich diesen Zugriff zu diesen ganzen E-Mails,

Evi: auch Chatverkehren, wie sie halt wirklich dieses Signal entdeckt haben.

Evi: Und da hast du wirklich die Mails bis hin zu, ich weiß jetzt gar nicht,

Evi: ob es WhatsApp-Nachrichten oder

Evi: so sind, aber wo sie halt dann wirklich sagen, okay, das ist jetzt das.

Evi: Wir haben es. Aber dann kann es dann so so, wow, whoop, yeah, Champagner.

Evi: Also das ist ganz lustig. Heller Stockholm, here we come. Hat dann auch noch einer.

Evi: Also wer da so ein bisschen sich einlesen möchte, das ist ganz nett.

Evi: Und wer es mathematischer haben möchte, also wer sich da so wirklich für die

Evi: Rechnungen dahinter interessiert, es gibt in dem Buch Spezielle und allgemeine

Evi: Relativitätstheorien.

Evi: Es ist von Sebastian Bobles, Thomas Müller und Günther Wunder.

Evi: Auch ein eigenes Kapitel zu Gravitationswellen, wo halt wirklich auch nochmal

Evi: die Berechnungen dahinter ausgeführt werden. Ist auch ganz spannend.

Jana: Cool. Ja, ist wahrscheinlich kompliziert, stelle ich mir vor.

Evi: Ja, ist jetzt… Wahnsinn.

Jana: Keine leichte Kost wahrscheinlich, die Bücher, aber es lohnt sich, sich da reinzulesen.

Jana: Weil ich meine, wenn wir dem Universum zuschauen, wie es irgendwie wackelt,

Jana: das lohnt sich auf jeden Fall.

Jana: Cool. Ja, danke dir, Eva, für diese wunderbare Zusammenfassung dieses doch echt

Jana: komplizierten Themas, dass du

Jana: dich da reingearbeitet hast und hier deine Erkenntnisse vorgetragen hast.

Evi: Ich hoffe, ihr seid jetzt alle so fasziniert davon wie ich. Ich muss ja da auch

Evi: immer denken, so bei Gravitation, so an die Erschütterung der Macht.

Jana: Ja, stimmt natürlich.

Evi: Es hat schon so...

Evi: Ich meine, die Raumzeit selbst krümmt sich. Das ist schon 70.

Evi: Oder das Emoji mit dem explodierenden Kopf.

Jana: Ja, das passt auch gut. Das stimmt, ja. Ja, cool.

Jana: Danke dir. Ja, und wenn ihr euch auch bedanken wollt bei der Eva und bei uns

Jana: für die Podcast-Folgen, dann könnt ihr das natürlich tun.

Jana: Das geht einerseits über PayPal. Da haben dieses Mal die Karin und die Julia

Jana: wirklich eine wahnsinnig großzügige Spende uns zukommen lassen.

Jana: Vielen, vielen, vielen Dank dafür.

Jana: Bei der Julia, da würden wir gerne ein kleines Dankeschön zurückschicken,

Jana: haben aber keine Adresse. Also Julia, falls du das hörst, bitte melde dich.

Jana: Sag uns, wo du wohnst, dann können wir uns wiederum bei dir bedanken.

Jana: Und bei der Karin haben wir erfahren, die hat ein Kaffee in Kärnten,

Jana: das Café Sitzwohl und da gibt es sogar einen Cosmic Latte auf der Karte.

Jana: Das freut uns wahnsinnig.

Evi: Ich muss da endlich mal vorbeischauen. Ich muss Karin endlich mal besuchen.

Jana: Da müssen wir eigentlich echt mal alle zusammen mit Elka zusammen einen Cosmic Latte trinken.

Evi: Unbedingt. Ich plane das schon so lange. Ich würde da gerne mal eine Exkursion hinfassen.

Jana: Sollten wir tun, auf jeden Fall. Genau. Außerdem gespendet über Paypal haben

Jana: Harald und Annika. Vielen Dank an euch natürlich auch.

Jana: Ihr könnt auch über Steady uns eine kleine Spende zukommen lassen oder auch

Jana: bei Patreon, genau wie bei Steady, ein Abo abschließen.

Jana: Bei Patreon hat der Voltri dieses Mal, ich glaube gerade heute erst,

Jana: ein Upgrade durchgeführt. Also vielen Dank dafür.

Jana: Warum hat er das gemacht? Naja, weil wahrscheinlich ihr könnt,

Jana: wenn ihr bei Patreon das Abo abschließt, die Folgen ohne Werbung hören.

Jana: Also wenn euch die Werbungen stören, dann könnt ihr das verändern, wenn ihr das möchtet.

Jana: Und falls ihr Feedback, Fragen, Anregungen habt etc.,

Jana: dann könnt ihr euch gern per Mail an uns wenden unter der Adresse kontakt.kosmiklatte.at

Jana: Geht aber auch über die Webseite kosmiklatte.at oder über Instagram.

Jana: Da sind wir auch zu erreichen.

Jana: Und ansonsten wünsche ich euch wunderbare Zeit.

Jana: Ich bin gespannt, was nächstes Mal kommt. Ich glaube, wir haben noch gar keine

Jana: großen Pläne. Es wird eine Überraschung.

Evi: Es gibt keine Kollisionen mehr.

Jana: Was ich beim nächsten Mal um die Ecke komme. Es gibt keine Kollisionen mehr.

Jana: Wir müssen alles ausdenken.

Jana: Alles ist kollidiert. Jetzt ist Schluss. Und dann hören wir uns beim nächsten Mal wieder.

Evi: Ciao, ciao. Bis zum nächsten Mal. Tschüss. Bis zum Musik Musik.

Jana: Musik,

Jana: Mal. Ligo oder Ligo? Wie heißt es wirklich? Ligo oder Ligo?

Evi: Nein, natürlich Ligo. Es ist meine schlechte Sprache, die man Ligo sagen will.

Jana: Aber ich bin auch verwirrt.

Evi: Nein, weil ich denke dann immer an Lego und dann will Ligo rauskommen und aber

Evi: es heißt natürlich Laigo Laigo.

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