Wenn Sterne explodieren

Physik-Nobelpreis für den Nachweis von Gravitationswellen

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Auf einem Monitor sind die diesjährigen Nobelpreisgewinner für Physik zu sehen. Foto: Jessica Gow/TT NEWS AGENCY

Der Nachweis von Gravitationswellen ist für die Astronomie revolutionär. Damit könnte man womöglich bald die ersten Sekunden des Urknalls untersuchen - und etliches mehr. Drei US-Forscher bekommen für den Coup nun den Physik-Nobelpreis.

Stockholm (dpa) - Ihr Erfolg öffnet einen neuen Blick ins Universum - möglicherweise bis zum Beginn der Zeit: Für den direkten Nachweis von Gravitationswellen bekommen drei Forscher den Nobelpreis für Physik.

Die US-Wissenschaftler Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne waren maßgeblich am Aufbau des Detektors Ligo in den USA beteiligt, an dem 2015 erstmals Gravitationswellen registriert wurden. "Jeder der Preisträger von 2017 war mit seinem Enthusiasmus und seiner Entschlossenheit von unschätzbarem Wert für den Erfolg des Ligo", teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm mit.

Weiss wurde 1932 in Berlin geboren, seine Familie floh aber bald nach der Geburt mit ihm aus Nazi-Deutschland. Der 85-Jährige erhält die Hälfte des Preisgeldes. Barish (81) und Thorne (77) teilen sich die andere. "Gravitationswellen sind eine komplett neue Möglichkeit zur Beobachtung der gewaltigsten Ereignisse im Weltraum und bringen uns an die Grenzen unseres Wissens", hieß es vom Nobelkomitee.

Gravitationswellen sind Erschütterungen der Raumzeit. Sie entstehen, wenn Massen stark beschleunigt werden - etwa beim Verschmelzen Schwarzer Löcher oder der Explosion von Sternen. Albert Einstein hatte das Phänomen 1915 mit der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt, aber selbst bezweifelt, dass man die Wellen tatsächlich eines Tages direkt nachweisen könne.

Dies gelang Forschern 100 Jahre später. Am 14. September 2015 registrierten die Ligo-Detektoren ein winziges Erzittern. Die durchlaufende Welle veränderte die vier Kilometer langen Tunnel des Detektors kurz um eine Distanz, die wesentlich kleiner ist als der Kern eines Wasserstoffatoms. Weiss, auf den die Idee zum Ligo zurückgeht, sagte damals erleichtert: "40 Jahre lang saß ein Affe auf meiner Schulter, der mir ins Ohr flüsterte: "Na, bist du sicher, dass das funktioniert?" (...) Und nun ist er plötzlich runtergesprungen."

Entstanden waren die Gravitationswellen beim Verschmelzen zweier 1,3 Milliarden Lichtjahre entfernter Schwarzer Löcher. Die enorme Beschleunigung ihrer Massen ließ die Raumzeit beben. Seit dem ersten Nachweis haben Wissenschaftler solche Wellen noch mindestens drei weitere Male registriert, zuletzt Mitte August. Beteiligt an den Messungen waren mehr als 1000 Forscher in 20 Ländern, darunter maßgeblich auch Mitarbeiter des Albert-Einstein-Instituts in Hannover und Potsdam.

"Wir gratulieren unseren Kollegen von Herzen und freuen uns sehr über diese Auszeichnung für drei Pioniere der Gravitationswellenforschung", hieß es von dort beteiligten Forschern. Sie seien stolz, Teil des internationalen Teams zu sein, dem der der Erfolg gelang. Kip Thorne sagte nach der Bekanntgabe: "Es ist unglücklich, dass der Preis nach den Statuten der Nobelpreis-Stiftung nur an maximal drei Menschen gehen kann, denn unsere wunderbare Entdeckung ist das Werk von mehr als Tausend."

Wie wichtig die Messung von Gravitationswellen für die Astronomie ist, erläuterte Weiss am Dienstag: Mit Gravitationswellen könne man künftig "noch tiefer und tiefer ins Universum schauen". Möglicherweise sogar bis an den Beginn der Zeit, wie Roman Schnabel vom Institut für Laserphysik der Universität Hamburg erläuterte. Demnach könnte es in der Zukunft möglich sein, Gravitationswellen des Urknalls zu messen. "Damit könnte man rausfinden: Was ist in den ersten Sekunden des Urknalls passiert. Das geht nur mit Gravitationswellen."

LIGO

Klang verschmelzender Schwarzer Löcher

Nobelpreis-Seiten

Albert-Einstein-Institut

Nobelpreisträger und Filmemacher: Kip S. Thorne

Nobelpreisträger Weiss: Ein Leben für die Physik

Blick auf bisher verborgene Phänomene des Universums

Preisträger Barish: "Schlaksig, ausgeglichen, sanfte Stimme"

Das Gravitationswellen-Observatorium Ligo

Gravitationswellen entstehen insbesondere, wenn große Objekte wie Sterne beschleunigt werden. Die Wellen stauchen und strecken den Raum und gehören zu den spektakulären Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Der Theorie zufolge sendet jeder beschleunigte Körper Gravitationswellen aus, die umso stärker sind, je mehr Masse der Körper hat und je schneller er sich bewegt.

Rund 100 Jahre nach Einsteins Vorhersage konnten die Ligo-Observatorien in den USA am 14. September 2015 erstmals die Gravitationswellen von zwei sich umkreisenden Schwarzen Löchern auffangen, die in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung zur Erde verschmolzen waren.

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