Laserinterferometrie und Gravitationswellen-Astronomie

Nach jahrzehntelanger Forschung ist die Gravitationswellenforschung endlich am Ziel: Die heutigen Observatorien haben die für eine direkte Messung von Gravitationswellen erforderliche Empfindlichkeit erreicht. Bislang fast 100 nachgewiesene Signale und ganz neue Erkenntnisse über unser Universum sind Zeugen dieses Erfolgs. An dieser Entwicklung sind die Forschende der Abteilung „Laserinterferometrie und Gravitationswellen-Astronomie“ weltweit federführend beteiligt.

Interferometrie auf der Erde

Sie betreiben zusammen mit britischen Kolleg:innen den Gravitationswellendetektor GEO600 und entwickeln dabei neue Spitzentechnologien. Viele dieser am AEI entwickelten Methoden – wie die zentralen Lasersysteme der Detektoren – kommen weltweit an allen großen Gravitationswellenobservatorien zum Einsatz. Die Institute leisten in der internationalen Kollaboration entscheidende Beiträge für die Technologie zukünftiger Detektoren. Auch bei der Entwicklung des „Einstein-Teleskops“, dem Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation in Europa, ist das AEI maßgeblich beteiligt.  In ALPS II wird AEI-Lasertechnologie für die experimentelle Teilchenphysik verwendet.

Interferometrie im Weltraum

Das spektakulärste Projekt zur Gravitationswellenbeobachtung ist sicherlich die „Laser Interferometer Space Antenna“ (LISA) – ein Weltraum-Observatorium der europäischen Raumfahrtagentur ESA, das Mitte der 2030er starten soll. Das Institut ist die weltweit führende Forschungseinrichtung bei der Entwicklung des Projekts, das zwischen drei Satelliten Laserarme von Millionen Kilometern Länge aufspannen soll. Damit wird LISA empfindlich genug sein, um Gravitationswellensignale aus dem gesamten Universum zu hören. LISA Pathfinder, eine Testmission der ESA mit AEI-Beteiligung für LISA, zeigte die Funktionsfähigkeit von zentralen LISA-Technologien. Zur Gravimetrie-Mission GRACE Follow-On steuert das AEI ein Laserinterferometer bei und macht so Gravitationswellen-Technologie aus der Grundlagenforschung schon heute für die Klimaforschung nutzbar.