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Was sind eigentlich Gravitationswellen?

Hundert Jahre, nachdem Albert Einstein sie vorhergesagt hat, haben Forscher nun Gravitationswellen erstmals direkt nachgewiesen. Dies gelang mit Hilfe der Detektoren des LIGO-Observatoriums in den USA. Aber was genau sind diese seltsamen, für uns unsichtbaren Wellen überhaupt? Und was ist so besonders an ihnen?

Die Idee der Gravitationswellen geht auf Albert Einsteins Idee der Raumzeit zurück. Wie er 1915 in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie postulierte, wirkt die Schwerkraft nicht nur auf alle Objekte im Universum, sie beeinflusst auch die Geometrie von Raum und Zeit. Je mehr Masse ein Körper besitzt, desto stärker krümmt er die kosmische Matrix der Raumzeit.

Visualisierung von Gravitationswellen, die bei der Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern entstehen.
Diese Computergrafik zeigt Gravitationswellen, die bei der Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern entstehen.

Rippel in der Raumzeit

Verdeutlichen lässt die Wirkung der Gravitation auf die Raumzeit mit einem aufgespannten Gummituch. Legt man in seine Mitte eine Stahlkugel, drückt sie eine tiefe Kuhle in das Tuch. Auf ähnliche Weise krümmt beispielsweise die Schwerkraft unserer Erde die Raumzeit. Kommt ein anderes, leichteres Objekt dieser "Kuhle" in der Raumzeit nahe, rollt es hinein – es wird angezogen. Soweit, so statisch.

Wenn nun aber eine große Masse wie ein Stern oder ein Schwarzes Loch plötzlich in Bewegung gerät, durch eine Kollision gestoppt wird oder ein Stern in einer Supernova explodiert, dann wirkt sich dies ebenfalls auf die Raumzeit aus. Die plötzliche Veränderung erzeugt eine sich ausbreitende Erschütterung der Raumzeit – Gravitationswellen. Wie die Wellen auf einem Teich breiten sich Schwingungen der Raumzeit als Folge eines solchen Ereignisses mit Lichtgeschwindigkeit aus.

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NPO, 12.02.2015
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