Mit Einstein auf krummen Wegen
Jährliches Spendenprojekt unterstützt die Suche nach Gravitationswellen, die von der Schwerkraft abgelenkt wurden
Gravitationswellen und Gravitationslinsen sind zwei der überraschenden Vorhersagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Jede für sich ist gut untersucht und kommt in der modernen Astrophysik häufig zum Einsatz. Ein neues Projekt am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) im Potsdam Science Park kombiniert nun beide, um das Universum auf neue Art und Weise zu erforschen. Das Projekt wird von den Fördernden Mitgliedern der Max-Planck-Gesellschaft im Rahmen des Jahresspendenprojekts unterstützt. Für dieses Projekt sind rund 20 % mehr Spenden eingegangen als in den Vorjahren.
Die Schwerkraft lenkt Lichtstrahlen ab, so dass sich in unserem Universum manchmal mehrere Bilder desselben Objekts beobachten lassen. Schon Einstein hatte diesen Gravitationslinseneffekt vorhergesagt, der sich inzwischen zu einem gut erforschten und wichtigen Werkzeug der Astrophysik mit zahlreichen Anwendungen entwickelt hat. Sie dienen dazu, Planeten um andere Sterne zu entdecken oder die Verteilung der sonst unsichtbaren dunklen Materie zu kartieren.
Gravitationswellen sind Kräuselungen der Raumzeit. Sie entstehen, wenn schwere Objekte beschleunigt werden und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Seit 2015 messen Astronom*innen Gravitationswellen, die entstehen, wenn kompakte (kleine und massereiche) Objekte verschmelzen, also wenn Schwarze Löcher und Neutronensterne kollidieren. Die Forschenden haben diese Wellen genutzt, um mehr als 90 solcher Verschmelzungen und ihre astrophysikalischen Eigenschaften zu untersuchen und fast 200 weitere mögliche Verschmelzungen zu entdecken.
Gravitationswellen werden wie Licht abgelenkt und manchmal in mehrere Signale aufgeteilt. Kann man solche durch Gravitationslinsen abgelenkten Gravitationswellen finden? Miguel Zumalacárregui und sein Team am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam haben eine mathematische Beschreibung für die Ablenkung von Gravitationswellen und eine effiziente Software zur Berechnung dieser Effekte entwickelt. Sie sagt diese in Sekundenbruchteilen präzise voraus.
„Meine Arbeit zielt darauf ab, die Ablenkung von Gravitationswellen anstelle der von Licht zu untersuchen. Da abgelenkte Signale auch verstärkt werden, werden wir Signale aus größeren Entfernungen als normalerweise möglich entdecken können“, erklärt Miguel Zumalacárregui. „Außerdem werden uns Gravitationswellen, die durch Objekte auf ihrem Weg verzerrt werden, helfen, die Verteilung von gewöhnlicher und dunkler Materie im Universum besser zu verstehen.“
Jedes Jahr spenden die Fördernden Mitglieder der Max-Planck-Gesellschaft für ein bestimmtes Projekt, das sonst nicht möglich wäre. Im Jahr 2025 unterstützen sie großzügig die Forschung von Zumalacárregui über abgelenkte Gravitationswellen. Für dieses Projekt sind etwa 20 % mehr Spenden eingegangen als in den Vorjahren. Damit kann der Gruppenleiter einen Postdoktoranden einstellen, der drei Jahre lang in seinem Team arbeiten wird.
Zumalacárregui plant auch, diese exotischen und faszinierenden Phänomene aus Einsteins Theorie der breiten Öffentlichkeit besser zugänglich zu machen: „Dank der Großzügigkeit der Spenderinnen und Spender kann ich einen Teil der Gelder in die Produktion von Erklärvideos investieren, die die Schnittstelle von Gravitationswellen und Gravitationslinsen behandeln.“ Die Videos werden auch Teil von Einstein Online sein, einem Webportal des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik, das sich mit Einsteins Relativitätstheorie beschäftigt.
