Forschung

Gravitationswellen

Jedes Objekt, das beschleunigt, erzeugt Gravitationswellen – auch Menschen, Autos, Flugzeuge usw… . Aber die Massen und Beschleunigungen von Objekten auf der Erde sind viel zu gering, um Gravitationswellen zu erzeugen, die groß genug sind, um sie mit unseren Instrumenten zu entdecken.

Um ausreichend große Gravitationswellen zu finden, müssen wir weit außerhalb unseres eigenen Sonnensystems suchen. Das Universum ist voll von sehr massereichen Objekten, die schnelle Beschleunigungen erfahren. Sie erzeugen von Natur aus Gravitationswellen, die wir tatsächlich nachweisen können. Beispiele dafür sind einander umkreisende Paare von Schwarzen Löchern und Neutronensternen oder massereiche Sterne, die am Ende ihres Lebens in einer Supernova explodieren.

Mit dem Einstein-Teleskop können wir zum ersten Mal das Universum über die gesamte kosmische Geschichte bis ins kosmologischen dunkle Zeitakter der Kosmologie durch Gravitationswellen erforschen.

Es wird die Physik in der Nähe der Horizonte Schwarzer Löcher untersuchen, zum Verständnis der Natur Dunkler Materie und Dunkler Energie beitragen, die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantengravitation testen und nach möglichen Veränderungen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf kosmologischen Skalen suchen.

Durch die extreme Empfindlichkeit und das breite Frequenzband von ET werden alle verschmelzenden stellaren und mittelschwere Schwarze Löcher über die gesamte Geschichte des Universums hinweg zugänglich sein. Dies ermöglicht es uns, ihren Ursprung, ihren Entwicklung und ihren Population besser zu verstehen.

ET wird die Verschmelzung von Neutronensternen und einhergehende Gezeiteneffekte mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis beobachten und uns einen beispiellosen Einblick in die innere Struktur von Neutronensternen gewähren und fundamentale Eigenschaften der Materie in einem völlig unerforschten Bereich (QCD bei ultrahohen Dichten und mögliche exotische Materiezustände) untersuchen.

Die ausgezeichnete Empfindlichkeit  bis zu Kilohertz-Frequenzen wird es uns auch ermöglichen, Details der Verschmelzungsphase und der Zeit danach zu untersuchen.

Multimessenger-Astronomie

ET wird zusammen mit einer neuen, innovativen Generation von Observatorien im elektromagnetischen Spektrum arbeiten, die den Bereich von Radio- bis zu Gammastrahlen abdecken (wie das Square Kilometer Array, das Vera C. Rubin Observatorium, E-ELT, Athena, CTA).

ET wird ein Meilenstein für die Ära der Multimessenger-Astronomie sein: die Beobachtung kosmischer Ereignisse im gesamten Spektrum von Gammastrahlen bis hin zu Gravitationswellen.

„ET wird hunderttausende Verschmelzungen von Doppelsystemen sowie tausende Multi-Messenger-Quellen beobachten, die wahrscheinlich ebenfalls Licht und Teilchen ausstrahlen und von Instrumenten erfasst werden können.

Dieser Datenschatz hat das Potenzial, neue physikalische Phänomene zu enthüllen und wird wahrscheinlich zu überraschenden Entdeckungen führen.”

Alessandra Buonanno vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI)