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Gravitationswellen: Messphase O3 startet

Gravitationswellen: Messphase O3 startet

Erheblich aufgerüstet lauschen nun wieder die LIGO- und VIRGO-Detektoren auf unglaublich winzige Signale aus den unendlichen Weiten des Weltraums .

Pünktlich zum 1. April ist die internationale Gemeinschaft der Gravitationswellenforscher*innen mit der nächsten Messperiode O3 gestartet. Sowohl die beiden LIGO-Anlagen in den USA in Hanford/Washington und Livingstone/Louisiana als auch VIRGO in Italien bei Pisa sind einsatzfähig und nehmen jetzt den regulären Betrieb auf. Wenn alles gut geht, stößt gegen Ende des Jahres noch der japanische Detektor KAGRA hinzu.

Die Messgenauigkeit der Anlagen der LIGO Scientific Collaboration (LSC) wurde in der längeren Upgrade-Pause deutlich gesteigert, mit neuen Lasern, neuen Spiegeln und viele weiteren neuen Komponenten. So ist für O3 nun häufig – vielleicht sogar mehrmals pro Monat – mit interessanten Events zu rechnen, sei es die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher (BBH oder BHBH), zweier Neutronensterne (BNS oder NSNS) oder auch gemischt (NSBH). Neue Simulationsergebnisse zu Letzterem haben die Theoretiker der Kollaboration gerade erst vor ein paar Tagen auf ArXiv veröffentlicht [1].

Die Steigerung der Empfindlichkeit in den bisherigen und zukünftigen Messperioden. O3 soll möglichst weit über 120 MegaParsec liegen. Sie legt vor allem bei den niedrigen Frequenzen zu, wo man die Signale von Verschmelzungen schwererer schwarzer Löcher erwartet.

(Bild: LIGO)

Auch das kleine Interferometer GEO600 in Ruthe bei Hannover wird mitlaufen, selbst wenn es nur bei besonders starken Signalen und höheren Frequenzen die Chance hat, etwas von den kosmischen Ereignissen mitzubekommen. Aber GEO600 dient als Testplattform für die in Hannover in Zusammenarbeit des Max Planck Instituts für Gravitationsphysik (Albert Einstein Institut, AEI), der Leibniz-Universität und dem Laser Zentrum Hannover (LZH) entwickelten neuen Lasertechniken. Dazu gehört vor allem auch das jetzt in den großen Detektoren erstmals eingesetzte sogenannte gequetschte Licht.

Dabei wird eine Technik verwendet, die in der Lage ist, die naturgegebene Heisenbergsche Unschärfe ein wenig auszutricksen und so die Präzision zu erhöhen. Okay, wirklich austricksen lässt sich die Heisenbergsche Unschärfe nicht, aber da sie sich auf das Produkt der Varianzen von zwei komplementären Größen wie Raum und Zeit bezieht, lässt sich die eine, für die man sich mehr interessiert, auf Kosten der anderen genauer messen – genau so etwas geschieht beim "Quetschen".

Die in GEO600 schon im Testbetrieb laufende nächste Lasergeneration schaffte Ende 2018 einen neuen Weltrekord im Quetschen mit einer Präsizionssteigerung um 6 db, was immerhin einer Verachtfachung des beobachtbaren Weltall-Volumens entspricht.

In Hannover und in Golm bei Potsdam, dem anderen Standort des AEI, an dem die Theoretiker sitzen, stehen auch die stärksten Rechner der LIGO-Kollaboration. Erst vorige Woche ist hier der neue Supercomputer "Hypatia" mit 9000 Rechenkernen eingeweiht worden. Die Arbeit der Theoretiker ist zum Aufspüren von Gravitationswellen besonders wichtig. Auf ihren Supercomputern laufen vor allem die Simulationen aller möglichen Verschmelzungen mit diversen Massen, die unbedingt gebraucht werden, um aus dem gemessenen "Rauschen" ein mögliches Chirp-Signal herauszufiltern. Dass so etwas geht, beweisen tagtäglich die GPS-Signale, die sich aus militärischen Gründen im Rauschen "verstecken".

Wenige Tage vor Start des Messlaufs O3, der bis Frühjahr 2020 vorgesehen ist, wurden auch alle Daten vom vorherigen Messlauf O2 sowohl von LIGO als auch von VIRGO zum Download über das Gravitational Wave Open Science Center [2] zur Verfügung gestellt. Wer mag, kann die also selbst auswerten.

Die Briten hängen zwar mit dem Brexit in der Luft, bei den Gravitationswellen wollen sie jedoch keinesfalls außen vorbleiben und so haben sie zusammen mit ihren australischen Kollegen schon mal rund 11 Millionen Pfund für die nächste Ausbaustufe aLIGO+ beigesteuert. Die Universität in Glasgow arbeitet ohnehin schon lange beim GEO600 in Hannover mit.

Nach dem spektakulären Erfolg des bislang letzten großen Events im Sommer 2017 namens GW170817, wo mit den von den Gravitationswellenforschern verschickten Daten auch die klassischen, optischen Astronomen die Verschmelzung zweier Neutronensterne verfolgen konnten, hat die LIGO-Kollaboration inzwischen einen "Public Alert" eingerichtet, bei dem sich jeder anmelden kann. Der schlägt so schnell wie möglich nahezu in Echtzeit über das GCN-Netzwerk der NASA [3] schon beim bloßen Verdacht einer möglichen Gravitationswelle Alarm und dürfte so zwar auch viele Fehlalarme auslösen, zunehmend öfter aber auch Treffer landen, eben so wie bei GW170817.

Damals haben übrigens nicht die ganz, ganz großen Spiegelteleskope den Ort als erste gefunden, sondern – dank kluger Suchalgorithmen von Doktoranden – das vergleichsweise kleine Swope-Telescope im Las-Campanas-Observatorium in Chile, immerhin noch mit einem Spiegel von einem Meter Durchmesser ausgestattet. Doch da können weltweit etliche gut bestückte Sternwarten und Unis mithalten, so wie in Deutschland etwa die Landessternwarte Tautenburg in Thüringen. Auch Amateure mit kleineren Teleskopen können durchaus Glück haben. Nur fehlt hierzulande die klare und fremdlichtfreie Luft wie in Chile in 2400 Meter Höhe. (as [4])


URL dieses Artikels:
http://www.heise.de/-4356709

Links in diesem Artikel:
[1] https://arxiv.org/pdf/1903.09166.pdf
[2] https://www.gw-openscience.org/about/
[3] https://gcn.gsfc.nasa.gov/
[4] mailto:as@ct.de