Und genau das wollte Weber beobachtet haben. Die meisten anderen Physiker waren aber skeptisch. Einerseits müsste es sich schon um gewaltige Gravitationswellen handeln, die Weber da mit seinen Apparaten gemessen haben wollte, ansonsten hätte sie sein simpler Versuchsaufbau nicht gefunden. So gewaltig, dass sie eigentlich nicht existieren konnten. Der Astronom Martin Rees konnte dann auch nachweisen, dass die Quelle solcher starken Gravitationswellen die gesamte Galaxie dazu bringen müsste, sich auszudehnen, was definitiv nicht stattfand.

Außerdem fand Weber IMMER Gravitationswellen. Er fand sie in den Daten von anderen Experimentatoren, die sein Experiment wiederholen wollten, obwohl die selbst dort nichts entdeckt hatten. Er fand sie in Daten, die sich nachträglich als falsch gemessen herausstellten und er fand sie dann gleich nochmal in den korrigierten Daten. Weber fand Gravitationswellen wohin er auch blickte und er war der einzige, der sie fand. Weber machte dafür seine besonders sensiblen Instrumente und effektiven Methoden verantwortlich. Der Rest der Physiker versuchte noch eine Weile, Webers Daten zu reproduzieren und das nicht gelang, ließen sie das Thema und Weber langsam fallen.

Dafür gab es 1978 den ersten indirekten Nachweis von Gravitationswellen. Man wusste vorher schon aus theoretischen Berechnungen, das ein Körper der um einen anderen kreist Gravitationswellen im Raum erzeugt und dabei selbst Energie verliert. Ein Planet müsste durch diesen Effekt zum Beispiel im Laufe der Zeit langsam an seinen Stern heran rücken. Allerdings nur sehr wenig: Durch die Abgabe von Gravitationswellen wird sich die Erde zum Beispiel während des gesamten knapp 10 Milliarden Jahre dauernden Lebens der Sonne ihr nur um einen Millimeter nähern! Aber bei massereicheren Objekten ist das anders.

Die Astronomen Russell Hulse und Joe Taylor fanden 1978 zwei Neutronensterne, die einander umkreisten. Es gelang ihnen hier sehr exakt die Rate zu messen, mit der die beiden Sterne aufeinander zuwanderten und die entsprach genau dem, was Einsteins Theorie vorhersagte. Für diesen indirekten Nachweis der Gravitationswellen wurden die beiden 1993 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Jetzt wollten auch die anderen Wissenschaftler nochmal nach den Gravitationswellen suchen und machten sich daran, sie direkt nachzuweisen. Nicht mit Metallzylindern wie Weber, sondern mit Laserstrahlen. Man kann zwei Laserstrahlen in unterschiedliche Richtungen schicken, sie nach jeweils gleicher Distanz von einem Spiegel reflektieren lassen und dann am Ausgangspunkt wieder überlagern. Wenn beide zu exakt der gleichen Zeit ankommen, werden sie sich entsprechend überlagern und ein bestimmtes Interferenzmuster erzeugen. Wird aber einer der Spiegel ein wenig verformt bzw. zum Schwingen gebracht, weil gerade eine Gravitationswelle durch ihn läuft, dann braucht einer der Laserstrahlen ein wenig länger oder kürzer und man bekommt am Ende ein anderes Interferenzmuster. Mit dieser Methode kann man solche Verformungen enorm exakt messen und das war auch nötig.

Um Gravitationswellen direkt nachzuweisen, musste man in der Lage sein, Laufzeitunterschiede zu messen, die Längenänderungen vom halben Durchmesser eines einzelnen Protons entsprachen. Das war technisch zwar sehr schwierig – aber durchaus machbar. Viel größer war ein anderes Problem: Man wusste nicht, nach was man in den Daten suchen sollte. Da man so viel störendes Rauschen in den Daten sehen würde, dass nichts mit Gravitationswellen zu tun hat, musste man vorher schon ziemlich genau wissen, was man finden wollte. Und dazu musste man neue Lösungen für Einsteins komplizierte Feldgleichungen finden.

Die besten Chancen eines Signals das “laut” genug ist, versprach man sich von der Kollision zweier schwarzer Löcher. Wenn zwei sehr große Sterne in einem Doppelstern ihre jeweiligen Leben beendet haben, bekommt man danach zwei schwarze Löcher die einander umkreisen. Dabei erzeugen sie Gravitationswellen, kommen einander immer näher und verschmelzen schließlich miteinander. Dieser Vorgang sollte ein charakteristisches Gravitationswellenmuster erzeugen – nur wusste niemand, wie das genau aussieht.

Während der 1970er, 1980er und 1990er Jahre bemühten sich Wissenschaftler überall auf der Welt, am Computer die Kollision zwischen zwei schwarzen Löchern zu simulieren und passende Lösungen für die Feldgleichungen zu finden. Nur gelang es nie – erst 2005 fand Frans Pretorius die passende Methode und konnte den Experimentatoren zeigen, wonach sie zu suchen hatten. Und heute kann man sich die Gravitationswellen kollidierender schwarzer Löcher sogar als Klingelton aufs Handy holen…

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Kommentare (8)

  1. #1 ADHSapiens
    7. Mai 2014

    Tolle Serie

    “sondern eher mit einer massiven Stahlplatte, die sehr zum Schwingen zu bringen ist.”

    Da fehlt vermutlich ein schwer ..

  2. #2 frantischek
    7. Mai 2014

    Für diesen indirekten Nachweis der Gravitationswellen wurden die beiden 199X mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

    X=3?

  3. #3 rolak
    7. Mai 2014

    3?

    Ja, frantischek.

    ..Mosaic, den ersten grafischen Internetbrowser

    Nein, aber afaik der erste OS-übergreifende der bebildernden Art. Der allererste war auf Nextstep beschränkt.

  4. #4 Uli
    7. Mai 2014

    Ich habe mir “Einstein und Eddington” angesehen.

    War Einstein wirklich so ein komischer Typ, dass er nicht mal anständig mit seinem Drittmittelgeber reden konnte? Und der Eier im Treppenhaus runterwarf, um seinen Kindern die Gravitation zu erklären?

    Ach ja, in einer Szene, die 1914 in Berlin spielt, da waren Schwarz-Rot-Goldene Flaggen zu sehen.
    Aber 1914 waren doch noch die Rot-Weiß-Schwarzen Flaggen des Kaiserreichs angesagt, oder?

  5. #5 Unwissend
    7. Mai 2014

    “War Einstein wirklich so ein komischer Typ, dass er nicht mal anständig mit seinem Drittmittelgeber reden konnte? ”

    Dafür konnte er anständig mit den jungen Hüpfern reden…

  6. #6 swage
    7. Mai 2014

    War diese Bicep2 Geschichte nicht ein Nachweis für Gravitationswellen? Zu indirekt? Oder muss es noch bestätigt werden?

  7. #7 Strudel
    7. Mai 2014

    > Wird aber einer der Spiegel ein wenig verformt bzw. zum
    > Schwingen gebracht, weil gerade eine Gravitationswelle
    > durch ihn läuft, dann braucht einer der Laserstrahlen ein
    > wenig länger oder kürzer und man bekommt am Ende ein
    > anderes Interferenzmuster.
    Frage: Ist es nicht eher die durch die Gravitationswelle ausgelöste Verzerrung des Raums zwischen den Spiegeln, die einen Effekt hervorruft?

  8. […] sind eine knifflige Sache. Sie sind eine direkte Folge von Einsteins Relativitätstheorie. Man hat lange nach ihnen gesucht und nichts gefunden (oder vielleicht doch?). Man hat ihre […]