Gravitationswellen auf der Spur

  • 19. May 2011

Pläne für das europäische Gravitationswellenobservatorium der dritten Generation, das Einsteinteleskop, werden vorgestellt.

Wissenschaftler präsentieren am 20.05.2011 in Pisa den Entwurf für das Einstein-Teleskop (ET) – Europas gemeinsamen Gravitationswellen (GW)-Detektor der dritten Generation – welches 100-mal empfindlicher sein wird als die existierenden Instrumente.

Die erste Generation solcher interferometrischer Detektoren (GEO600, LIGO, Virgo und TAMA) funktionierte wie erwartet. Die nächste Generation (Advanced LIGO und Advanced Virgo) wird derzeit gebaut und soll zwar den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen liefern – zum Beispiel von zwei umeinander kreisenden Schwarzen Löchern – jedoch werden diese Detektoren noch nicht empfindlich genug sein, um Gravitationsquellen detailliert untersuchen zu können. „Nach dreijähriger Arbeit von mehr als 200 Wissenschaftlern aus Europa und aller Welt können wir nun die Entwurfsstudie für das Einstein-Teleskop vorlegen“, so Harald Lück vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover.

Vergleich der Empfindlichkeiten von Gravitationswellendetektoren der ersten bis dritten Generation.

Abb.: Vergleich der Empfindlichkeiten von Gravitationswellendetektoren der ersten bis dritten Generation. (Bild: ET Design Study)

Die Studie informiert über die wissenschaftlichen Ziele von ET, die vorgesehene Bauart und Technologie des Detektors, sowie die geschätzten Bauzeiten und Kosten. ET wird außerordentlich empfindlich sein, weil es unterirdisch in einer Tiefe von 100–200 m gebaut werden soll, was zu einer Verminderung von Störungen durch seismische Bewegungen führt. Die Anlage wird deshalb auch bei niedrigen Frequenzen – zwischen 1 und 100 Hertz – sehr empfindlich sein und es sogar ermöglichen, die ersten Momente nach dem Urknall durch Gravitationswellen zu beobachten. „Mit einem derart empfindlichen Observatorium werden wir die Messung von Gravitationswellen routinemäßig als astronomische Methode einsetzen können“, verspricht Michele Punturo, wissenschaftlicher Koordinator der Studie. Potentielle Standorte in ganz Europa werden zur Zeit unter anderem nach geologischen Kriterien für ihre Eignung beurteilt.

 

Die dem ET-Projekt zugrunde liegende Strategie ist, ein Observatorium aus mehreren Detektoren zu bauen und damit Einschränkungen der existierenden Instrumente zu überwinden. Deshalb soll ET aus drei verschachtelten Detektoren mit jeweils zwei Interferometern mit Armlängen von 10 km bestehen. Ein Interferometer wird dabei jeweils nach tieffrequenten Signalen (2–40 Hz) suchen, das andere nach der hochfrequenten Komponente.

Das Einstein-Teleskop ist eines der so genannten „Glorreichen Sieben“ europäischen Projekte, die vom ASPERA-Netzwerk für die zukünftige Astroteilchenphysik in Europa empfohlen werden. Aktuelle Abschätzungen laufen auf Gesamtkosten von etwa einer Milliarde Euros hinaus. Während momentan davon ausgegangen wird, dass die zweite Generation von Detektoren in vier bis fünf Jahren erste Ergebnisse liefern werden, so wird in der Studie zur dritten Generation mit Baubeginn nicht vor 2018 und ersten wissenschaftlichen Messungen nicht vor 2027 gerechnet.

AEI / KK

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