(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)
Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass beschleunigte Massen Wellen im Raumzeitgefüge erzeugen, sogenannte Gravitationswellen. Diese Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und transportieren Energie in Form von Gravitationsstrahlung. Sie entstehen durch kataklysmische kosmische Ereignisse wie die Verschmelzung Schwarzer Löcher oder Neutronensterne, die die Raumzeit beim Vorbeiflug dehnen und zusammenziehen.
Gravitationswellen sind Störungen der Krümmung der Raumzeit, die von beschleunigten Massen erzeugt werden und sich als Wellen mit Lichtgeschwindigkeit von ihrer Quelle ausbreiten. Sie wurden von Einstein 1916 vorhergesagt und unterscheiden sich von elektromagnetischen Wellen, die Schwingungen von Feldern *durch* die Raumzeit sind; Gravitationswellen sind Schwingungen *der* Raumzeit selbst. Wenn eine Welle vorbeizieht, dehnt und staucht sie den Raum und alle darin befindlichen Objekte senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung. Dieser Effekt ist unglaublich gering. Selbst bei den heftigsten kosmischen Ereignissen ist die Entfernungsänderung innerhalb eines Kilometers geringer als die Breite eines Protons, was den Nachweis außerordentlich schwierig macht.
Jahrzehntelang konnte ihre Existenz nur indirekt aus dem Hulse-Taylor-Doppelpulsar abgeleitet werden, dessen orbitaler Zerfall den Vorhersagen eines Energieverlusts durch Gravitationsstrahlung entsprach. Die erste direkte Entdeckung erfolgte am 14. September 2015 durch das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Das Signal GW150914 stammte von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern mit Sternmasse in über einer Milliarde Lichtjahren Entfernung. Diese bahnbrechende Entdeckung, die 2017 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde, öffnete ein neues Fenster ins Universum. Die Gravitationswellenastronomie ermöglicht es Wissenschaftlern, für herkömmliche Teleskope unsichtbare Phänomene wie die Verschmelzung Schwarzer Löcher zu beobachten und die Allgemeine Relativitätstheorie in extremen Gravitationsbereichen zu testen.
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Gravitationswellen
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