Neues Fenster zum Universum an der Universität Jena

Universität Jena erhält fünften Sonderforschungsbereich: „Gravitationswellenastronomie“.

Wenn zwei Sterne aufeinander prallen, entstehen Gravitationswellen. Diese Gravitationsstrahlung ist allerdings so schwach, dass sie bisher auf der Erde noch nie gemessen werden konnte. Um dies zu ermöglichen, wird derzeit weltweit an Nachweis-Geräten gebaut. Unterstützung erhält die Suche nach den kosmischen Signalen jetzt auch durch einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, dessen Einrichtung die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gerade bewilligt hat. Der SFB „Gravitationswellenastronomie – Methoden, Quellen, Beobachtung“ ist als „Transregio“ ausgelegt und wird gemeinsam mit den Universitäten Tübingen und Hannover sowie den Max-Planck-Instituten für Gravitationsphysik Golm und für Astrophysik Garching betrieben.

„Mit unseren Arbeiten soll ein neues Fenster zum Universum geöffnet und die bisherige auf elektromagnetischer Strahlung basierende Astronomie bereichert werden“, sagt Prof. Dr. Gernot Neugebauer. Der Theoretische Physiker von der Universität Jena ist Sprecher des neuen SFB, an dem mehr als 50 Wissenschaftler mitarbeiten werden. Der Sonderforschungsbereich, der mit rund fünfeinhalb Millionen Euro zunächst von 2003-2006 von der DFG gefördert wird, will zum „Verständnis so wichtiger kosmischer Phänomene wie Supernova-Explosionen, Verschmelzen massiver Doppelsterne oder Kollaps zum Schwarzen Loch beitragen und viele der damit verbundenen physikalischen Prozesse überhaupt erst verständlich machen“, beschreibt Prof. Neugebauer eine wichtige Zielstellung des Forschungsprojekts.

Gravitationswellen sagte zwar Albert Einstein bereits 1916 vorher, und „seine Theorie ist bestens bestätigt“, betont Neugebauer. Die direkte Registrierung der Wellen ist allerdings noch nicht gelungen. Bisher konnte nur durch Beobachtungen des Doppelsternpulsars PSR 1913+16 das Phänomen indirekt nachgewiesen werden. Deshalb sind die beobachtenden Physiker auf besonders intensive Strahlungsquellen angewiesen. Deren Gravitationsstrahlung muss dann unter Umständen viele Millionen Lichtjahre zurücklegen, um schließlich auf das Staubkorn namens Erde zu treffen. Dort muss die Strahlung im kurzen Augenblick des Überstreichens der Erde von den Detektoren registriert und durch ausgeklügelte Methoden aus den allgegenwärtigen Störungen herausgefiltert werden. Aus Einsteinscher Sicht sind unser Raum und unsere Zeit gekrümmt. Gravitationswellen sind Störungen dieser Krümmung, die sich mit Lichtgeschwindigkeit über riesige Entfernungen ausbreiten, versucht Prof. Neugebauer das erwartete Signal zu veranschaulichen.

„Die Straßenbahn in Hannover verursacht weit größere Ausschläge auf GEO600 als das schwache Gravitationssignal“, erläutert der Jenaer Physiker. GEO600 ist das deutsche Gerät, das die Wellen registrieren soll. Der Detektor ist vor kurzem in Ruthe bei Hannover in die Startphase eingetreten. Bald nach Beginn des SFB, so hoffen die Forscher, kann das Laser-Interferometer seine Messarbeit aufnehmen. „Es ist das derzeit ausgeklügeltste Gerät auf der Erde, um Gravitationswellen nachzuweisen“, setzt Prof. Neugebauer große Hoffnung in die Kollegen aus Hannover, die ihren amerikanischen Konkurrenten noch eine Nasenspitze voraus sind.

Während sich die am SFB beteiligten Experimentalphysiker der Uni Jena vor allem um weitere Qualitätsverbesserungen am Detektor kümmern, soll die Jenaer Theorie-Gruppe die zu erwartenden Signalformen gezielt berechnen. Bedeutend ist dies, damit die Signalempfänger überhaupt wissen, nach welcher Welle sie im Ozean der Signale suchen müssen. „Nur wenn wir Theoretiker gut rechnen, werden unsere messenden und auswertenden Kollegen bei der Registrierung und Auswertung von Gravitationswellensignalen erfolgreich sein können“, ist sich der SFB-Sprecher sicher.

Am fünften SFB der Jenaer Universität werden neben Theoretischen und Experimental-Physikern auch Mathematiker einen wichtigen Part übernehmen. Fast die Hälfte der 13 Teilprojekte des transregionalen SFB wird in Jena bearbeitet werden. Weil in diesem Sonderforschungsbereich „die führenden Gruppen Deutschlands auf dem Gebiet der Gravitationswellenphysik zusammenarbeiten“, sehen Neugebauer und seine SFB-Kollegen nun gute Möglichkeiten, im globalen Wettbewerb vorn mitzumischen. Der SFB-Sprecher betont aber, dass vor allem eine länderübergreifende Kooperation zum raschen wissenschaftlichem Fortschritt auf dem neuen Arbeitsgebiet führen wird.

Kontakt:

Prof. Dr. Gernot Neugebauer
Theoretisch-Physikalisches Institut der Universität Jena
Fröbelstieg 1, 07743 Jena
Tel.: 03641-947110
Fax: 03641-947102
E-Mail: G.Neugebauer@tpi.uni-jena.de