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Albert-Einstein-Institut entwickelt Schlüsselkomponenten
Redaktion
/ Pressemitteilung der Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
astronews.com
21. Juli 2026
Das Weltraum-Observatorium für Gravitationswellen LISA soll
ab den 2030er Jahren vollkommen neue Informationen über das Universum sammeln.
Derzeit werden die Satelliten und ihre hochpräzisen Messinstrumente entwickelt.
Am Albert-Einstein-Institut in Hannover und Potsdam sollen Schlüsselinstrumente
für LISA entstehen. Dafür gab es nun die entsprechenden finanziellen Mittel.
Künstlerische Darstellung der LISA-Satelliten im
Sonnensystem bei der Beobachtung von Gravitationswellen aus
einer fernen Galaxie.
Bild: University of Florida
/ Simon Barke (CC BY 4.0) [Großansicht] |
"Diese Zuwendung stärkt die über Jahrzehnte gewachsene wissenschaftliche
Expertise des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik in der Entwicklung,
Untersuchung und Verifikation von Methoden und Instrumenten für die
Gravitationswellen-Beobachtung im All", sagt Jens Reiche, Programm-Manager für
Weltraumprojekte am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
(Albert-Einstein-Institut, AEI). Mit der aktuellen Zuwendung in Höhe von 35
Millionen Euro fördert die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für
Luft- und Raumfahrt (DLR) die nächste Phase der Entwicklung von Instrumenten für
LISAs optisches Messsystem am AEI. Eine Aufstockung für die weiteren
Projektphasen ist bereits vorgesehen. Die Förderung findet im Rahmen der
sogenannten Implementierungsphase statt: Das AEI ist zunächst für die
Entwicklung und Bereitstellung der technischen Modelle des als missionskritisch
eingestuften Phasenmeters und dessen Signalverarbeitung innerhalb der optischen
Messtechnik verantwortlich. Dazu gehören umfangreiche Tests inklusive aller
relevanten Schnittstellen.
Das LISA-Phasenmeter ist das Herzstück dieses optischen Messsystems. Es wird
die winzigen Veränderungen des Laserlichts messen, die Gravitationswellen in den
Laserstrahlen hervorrufen, während diese Millionen Kilometer zwischen den drei
LISA-Satelliten hin- und herlaufen. Das Phasenmeter ist also das Instrument, das
die Gravitationswellen beobachten und damit eine neue Astronomie ermöglichen
wird. Das AEI ist für die Hardware und die Software des Phasenmeters und deren
Verifikation verantwortlich.
Zu diesem Zweck wird das Institut mathematische Modelle, Simulatoren und
Experimente entwickeln und betreiben. "In unserem Auftrag und unter unserer
Leitung entwickelt und fertigt der Industriepartner OHB Systems AG die
technischen Modelle, die Qualifikationsmodelle und die Flughardware einer der
beiden Komponenten des Phasenmeters", sagt Kanioar Karan, der Projektmanager für
die Phasenmeter-Entwicklung am AEI.
Das Institut organisiert und unterstützt zudem die Verifikation des
Messsystems von LISA und managt dessen Interaktion mit weiteren Komponenten der
Satellitenhardware. Dafür entwickelt und betreibt das AEI technische Modelle der
Instrumente und Simulatoren sowie verschiedene Experimentalaufbauten. Mithilfe
dieser Aufbauten werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am AEI die
Funktion verschiedener Komponenten der Satellitenhardware testen und prüfen, ob
diese die strikten Anforderungen an die Messgenauigkeit erfüllen. Diese
Aufbauten in den Laboren des Instituts könnten darüber hinaus bei der
Inbetriebnahme von LISA im Weltraum nach dem Start in den 2030er Jahren helfen.
Zudem werden Forschende am AEI gemeinsam mit der ESA Methoden für den
Messbetrieb von LISA weiterentwickeln. Damit sollen die LISA-Messdaten nach dem
Start und der Inbetriebnahme in den 2030er Jahren analysiert und möglichst viele
wissenschaftliche Erkenntnisse aus ihnen gewonnen werden. Dafür wird das Team
Modelle und Simulatoren von LISA-Instrumenten entwickeln und betreiben und neue
Methoden für die Analyse der LISA-Daten entwickeln und verbessern. "Über die
Grundlagenforschung und deren Anwendung in der Astronomie mit LISA hinaus
unterstützt das AEI zudem den Technologietransfer in die Industrie", sagt
Müller. „So sollen die Erkenntnisse und Erfahrungen aus unserer Forschung zu
hochpräzisen, lasergestützten Messungen neuartige technische Anwendungen
ermöglichen."
LISA wird das erste Gravitationswellen-Observatorium im All sein. Es wird aus
drei Satelliten bestehen, die sich in einer dreieckigen Konfiguration –
verbunden durch 2,5 Millionen Kilometer lange Arme aus Laserlicht – auf einer
erdähnlichen Umlaufbahnen um die Sonne bewegen werden. LISA wird
Gravitationswellen von Quellen aus dem gesamten Universum, fast bis zurück zum
Urknall beobachten können. Diese Gravitationswellen werden winzige Änderungen –
kleiner als der Durchmesser eines Atoms – der Laserarme hervorrufen. LISA wird
diese Längenänderungen messen, indem es mithilfe von Laserlicht die Bewegungen
von Testmassen überwacht, die im Inneren der Satelliten frei fallen.
Gravitationswellen sind Kräuselungen der Raumzeit, die entstehen, wenn sich
Massen beschleunigt bewegen. Derzeitige Detektoren auf der Erde messen
Gravitationswellen, die von verschmelzenden Paaren aus Neutronensternen und
Schwarzen Löchern mit bis zu einigen hundert Sonnenmassen stammen. LISA wird
Gravitationswellen im noch unerforschten Fenster zwischen 0,1 mHz und 1 Hz
aufspüren, bei Frequenzen, die Detektoren auf der Erde nicht beobachten können.
Wellen in diesem Frequenzbereich entstehen, wenn Schwarze Löcher mit der rund
10.000- bis 100-millionenfachen Masse der Sonne in den Zentren ferner junger
Galaxien kollidieren und miteinander verschmelzen.
LISA wird diese Prozesse in der gesamten Geschichte des Universums nachweisen
und so den noch unbekannten Ursprung und das Wachstum extrem massereicher
Schwarzer Löcher direkt untersuchen. Einzigartig an LISA ist der Nachweis der
Gravitationswellen, die von Schwarzen Löchern mit rund 100 bis 10.000
Sonnenmassen stammen, die um massereiche Schwarze Löcher in Galaxienkernen
kreisen. Mit diesen Signalen lässt sich die Geometrie der Raumzeit untersuchen
und das Wesen der Gravitation testen.
LISA wird nicht nur eine große Anzahl von Doppel- und Mehrfachsystemen
kompakter Objekte in unserer Milchstraße aufspüren, die uns Aufschluss über die
Entwicklung von Doppelsternen geben, sondern auch die Galaxie jenseits des
galaktischen Zentrums "sehen". Dazu gehören viele Objekte, die für alle anderen
astronomischen Instrumente unsichtbar sind. Da LISA die Schwerkraft als
Signalquelle nutzt, wird die Mission unser Wissen über den Beginn, die
Entwicklung und die Struktur unseres Universums vervollständigen.
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