25.11.2010
FLUG REVUE

LISA "hört" auf Gravitationswellen

Die ESA arbeitet derzeit an einer Reihe höchst ehrgeiziger Weltraumexperimente und -missionen, mit denen Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie überprüft werden soll. Unter anderem sagt sie eine Erscheinung voraus, die bislang noch nie beobachtet wurde: Leichte Raumbeben durch so genannte Gravitationswellen. Dem wollen die ESA und die NASA mit dem Sondentrio LISA auf den Grund gehen. Werden damit solche Wellen registriert, so wäre dies ein schlagender Beweis für die Richtigkeit der Einsteinschen Annahmen.

Einstein hat bisher das Phänomen Gravitation am umfassendsten und elegantesten erklärt. Erzeugt von beschleunigten kosmischen Massen – beispielsweise umeinander kreisenden Neutronensternen oder schwarzen Löchern – breiten sich die kleinen Stauchungen und Dehnungen des Raumes mit Lichtgeschwindigkeit im Weltraum aus wie konzentrische Wellen auf einem See. So fließen sie auch leise wie ein Flüstern durch unser Sonnensystem.

Nur Materie kann Gravitation erzeugen. Aber schon seit Langem ist bekannt, dass im Universum mehr Gravitationskraft wirkt, als anhand der offensichtlich vorhandenen Masse zu erwarten wäre. Anders gesagt: Um die zu beobachtenden Gravitationskräfte zu erklären, müsste im Universum weit mehr Materie vorhanden sein, als bislang beobachtet wurde. Die Wissenschaft geht daher davon aus, dass die Tiefen des Alls große Mengen noch unentdeckter Materie bergen, die so genannte dunkle Materie.

Anderen Theorien zufolge wirken Gravitationskräfte über gewaltige Entfernungen hinweg stärker als bislang angenommen. Träfe dies zu, so wäre das Konzept der dunklen Materie verzichtbar. Möglicherweise sind die beobachteten Anomalien aber auch auf eine fünfte, noch unbekannte Naturkraft zurückzuführen, eine sehr schwache Kraft, die sich nur in den entferntesten Regionen des Alls bemerkbar macht.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist ein satellitengestütztes Laserinterferometer im All zur Detektion und Beobachtung von Gravitationswellen, das die ESA in Zusammenarbeit mit der NASA entwickelt. Der Detektor besteht aus drei Raumsonden, die in einer Dreiecks-Konstellation jeweils fünf Millionen Kilometer voneinander entfernt um die Sonne kreisen. Die kosmischen Antennen sollen Erschütterungen des Raums feststellen, wie sie beispielsweise von superschweren Schwarzen Löchern ausgehen. Diese als Gravitationswellen bezeichneten Erschütterungen hat Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt. Sie wurden bislang jedoch nicht nachgewiesen. Mit LISA wird zum ersten Mal versucht, diese Wellen direkt im Weltraum zu messen.

Der Start der Mission ist für 2019 oder 2020 geplant, doch schon im nächsten Jahr soll ein Satellit namens LISA Pathfinder die Funktionsfähigkeit einzelner Bordinstrumente unter Weltraumbedingungen testen. Diese müssen höchste Genauigkeit aufweisen, denn die erwarteten Wellen stören die Entfernung von fünf Millionen Kilometern zwischen den drei Satelliten nur um ein Picometer. Das ist einhundertmillionenmal weniger als ein menschliches Haar!




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