Die Vorträge beginnen jeweils 20.00 Uhr.

Doch was sind eigentlich Gravitationswellen, wie weist man diese nach und wofür können sie genutzt werden? Antworten auf diese und noch viele weitere Fragen konnte man letzten Donnerstag im GIZ in Wettzell aus erster Hand bekommen. Dort war Dr. Harald Lück von der Universität Hannover zu Gast. Er war selber am Nachweis der Gravitationswellen beteiligt und war auch am Aufbau des Gravitationswellendetektor GEO 600 bei Hannover beteiligt.

Zuerst einmal erklärte Lück, was Gravitation ist. Newton stelle diese sich als Kraft zwischen Massen vor, Einstein als Krümmung der Raumzeit.

Dann beschrieb er sehr anschaulich, wie Gravitationswellen durch die Beschleunigung von Massen entstehen.  Es gibt verschiedenen kosmische Ereignisse, bei denen Gravitationswellen mit für uns messbarer Energie entstehen, so z. B. durch das Verschmelzen von schwarzen Löchern. Das erzeugt Wellen mit einer Frequenz, die im akustischen Bereich liegt. Das Signal, das Ende 2015 am LIGO gemessen wurde konnten wir uns auch anhören.

Dann erklärte Lück, wie Gravitationswellen gemessen werden können. Im Grunde sorgen Gravitationswellen beim Durchgang dafür, dass eine Stecken etwas verlängert und verkürzt. Und das nach einem bestimmten Muster, was vom Ursprungsereignis abhängt. Es muss einfach nur die Längenänderung abhängig von der Zeit gemessen werden. Das Problem ist nur, dass sich die Längenänderung in der Größenordnung von ym abspielt. Ein Yoktometer sind 10^-24 m. Ein Proton hat etwa den 1000fachen Durchmesser. Gemessen wird in dieser Größenordnung mit Licht und zwar in dem man die Interferenz der Lichtwellen ausnutzt. Die Laser für das Licht konnte man nicht kaufen. Die mussten erst entwickelt werden. Die Frequenz des Lichtes wurde durch einige Kunstgriffe stabilisiert. Die Laser, die im LIGO eingesetzt wurden, kommen aus Hannover. Ebenso die Spiegel und deren spezielle Pendel-Aufhängung.

Insgesamt sind eine Menge von Probleme zu lösen, von denen viele spezielle Forschung notwendig macht.

Zum Schluss gab Lück noch einen Ausblick auf die Gravitationswellenforschung. Das Detektieren von Gravitationswellen ist kein Selbstzweck. Ziel ist es, eine Gravitationswellenastronomie aufzubauen. Der Teil des Universums, den wir durch elektromagnetische Strahlung erforschen können, ist verschwindend gering. Dunkle Materie und dunkle Energie beherrschen das Universum. Die Gravitationswellen können einen Einblick in diese bisher verborgenen Welt gestatten. Auch gestatten sie einen Blick zurück in die Vergangenheit, also in das Zeitalter des Universums, aus dem uns kein Licht erreichen. Neutrinos und GW können hier einen Blick in die Anfangszeit des Universums gestatten.

Ich finde es eine faszinierende Gabe, wenn ein Wissenschaftler hochkomplexe Zusammenhänge so erklären kann, dass ein interessierte Laie das verstehen kann.

Harald Lück hat diese Gabe.

Bildquelle:
By MoocSummers – Own work, CC BY-SA 4.0, Link

Segerer ist promovierter Biologe mit dem Geburtsfehler Astronomie, wie er selbst sagte. Er arbeitet bei der Zoologischen Staatssammlung München und engagiert sich in der Sternwarte Regensburg.

In seinem kurzweiligen Vortrag spannte Segerer einen Bogen von der Entstehung des Lebens auf der Erde bis zur Entwicklung des Universums.

Die ersten Einzeller müssen in erdgeschichtlich unheimlich kurzer Zeit entstanden sein. Das belegte Dr. Segerer anhand von großen Einschlagskratern auf dem Mond, deren Alter bekannt ist. Auf der Erde müssen Asteroiden von gleicher Größe eingeschlagen sein, die durch die Energie des Aufpralls jeweils eine globale Katastrophe auslösten. Kurz nachdem das kosmische Bombardement weniger geworden war, entstanden die ersten Einzeller. Das belegen Fossilien. Selbst für jemanden, der über dieses Thema wissenschaftlich gearbeitet hat, ist es ein Wunder, wie aus den einfachen organischen Molekülen eine Zelle entstehen konnte, betonte Segerer.

Weiter ging er darauf ein, wie die chemischen Elemente für die Bausteine des Lebens überhaupt entstanden sind. Er lieferte einen kurzen, anschaulichen Abriss über die Sternentwicklung bis hin zu Supernova-Explosionen.

Im nächsten Teil ging er auf die Entwicklung des Universums ausgehend vom Urknall ein. Im Grunde hatte bereits Albert Einstein die Urknalltheorie mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie entdeckt. Er fand diese Folge aus seinen Feldgleichung allerdings so unglaublich, dass er sie mit mathematischen Tricksereien wieder herausrechnete. Erst durch die Beobachtungen in vom Edwin Hubble begriff Einstein, dass die mathematischen Tricksereien die “größte Eselei seines Lebens” war.

Zum Abschluss ging Segerer noch auf philosophische Aspekte der Entwicklung vom Urknall bis zur Entwicklung von Leben ein. Die Naturkonstanten müssen genau so aufeinander abstimmt sein, wie sie es in unserem Universum sind. Die Energiedichte beim Urknall musste auf 50 Stellen nach dem Komma genau diesen Wert haben. Ansonsten wäre die Entwicklung unseres Universums komplett anders verlaufen.

Auf die Frage, ob die kosmische Evolution nur ein Zufallsproduckt ist ober ob sich dahinter ein Plan verbirgt, konnte er natürlich keine Antwort geben. Eine Sache konnte Andreas Segerer aber seinen Zuhörern zeigen. Wissenschaft und Forschung ist das Faszinierendste, was es gibt.

Bildquelle: NASA

Diesmal findet die Veranstaltung nicht in Wettzell statt sondern im Wallfahrtsmuseum in Neukirchen b. Hl. But. Der Vortrag beginnt um 20.00 Uhr.

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Bildquelle: „Satellitenlaser, Observ.Wettzell 46¹33“ von The original uploader. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons – Link zum Bild

Was wird eigentlich im Geodätisches Observatorium Wettzell gemacht? Laut Wikipedia ist Geodäsie die Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche. In Wettzell wird Satellitengeodäsie und Kosmische Geodäsie betrieben. Die Erdoberfläche wird also mittels Satelliten und mittels kosmischer Objekte vermessen.

Die Frage ist, wofür man das eigentlich braucht. Die meisten von uns haben schon einmal Daten aus Wettzell benutzt, nämlich bei der Satellitennavigation. Das Navi im Auto kann nun dann zuverlässig funktionieren, wenn die Abmessungen der Erdoberfläche in hinreichender Genauigkeit bekannt sind.

Es gibt noch viele andere Anwendungsgebiete. Zum Beispiel sind sehr genaue Daten notwendig, um die Kontinentaldrift zu untersuchen, die ja meist nur wenige Zentimeter im Jahr beträgt.

Um die Form und die Abmessung der Erdoberfläche zu bestimmen und die Veränderungen zu beobachten gibt es weltweit 12 so genannte Fundamentalstationen. Eine davon ist Wettzell. Die Lage der Fundamentalstationen zueinander wird ständig überwacht und neu vermessen. Dazu werden mit einem Radioteleskop Quasare beobachtet. Das Radioteleskop ist übrigens die große Parabolantenne, die man von der Straße aus sieht.

Quasare sind sehr weit entfernte Galaxien. Deren Kern besteht aus einem schwarzen Loch, das von einer Scheibe aus leuchtender Materie umgeben ist. Dadurch scheint das Objekt wie ein Stern. Das Besondere an Quasaren ist, dass sie viel Energie im Wellenlängenbereich von Radiostrahlung aussenden. Die Strahlung ist nicht kontinuierlich sondern enthält unregelmäßige Muster. Wenn nun zwei Fundamentalstatonen unterschiedlich weit vom Quasar entfernt sind, dann empfangen sie ein bestimmtes Muster ein wenig zeitlich versetzt. Aus mehreren solchen Messungen kann letztlich die Entfernung der beiden Fundamentalstationen zueinander bestimmt werden.

Außerdem wird in Wettzell auch die Geschwindigkeit der Erdrotation beobachtet. Wie diese gemessen wird ist wirklich spektakulär. Das ist aber ein Thema für einen anderen Beitrag hier im Blog.

Im Geodätischen Observatorium werden regelmäßig Vorträge gehalten, die jeder Interessierte besuchen kann.Organisiert werden diese Veranstaltungen vom Förderverein Geodätisches Informationszentrum (GIZ).

Zu einem eher symbolischen Eintrittspreis von 2 Euro kann man wirklich hochrangigen Wissenschaftlern lauschen. Die Themen drehen sich dabei um Erdfernerkundung, Satellitennavigation, Geodäsie, Geologie und angrenzende Gebiete. Gestern hielt beispielsweise Dr. Malte Westerhaus einen Vortrag über Erdfernerkundung durch SAR-Interferometrie. Als ich die Ankündigung in der Zeitung gelesen hatte, war ich zunächst nicht so begeistert. Das Thema klang ein wenig trocken. Doch ich hatte mich gewaltig getäuscht. In seinem spannenden Vortrag erklärte er zunächst anschaulich das Grundprinzip der SAR-Interferometrie. Dann ging es um die Satelliten, die mit diesem Verfahren die Erde erkunden. Zum Schluss ging Westerhaus ausführlich auf die praktische Nutzung der Daten ein. Er zeigte unter anderen die Nutzung der Daten an mehreren Beispielen und ging ausführlich auf die Auswirkungen der Erdölförderung und eines Geothermie-Kraftwerkes in seiner Heimatstadt Landau ein. Das war wirklich spannend.

Die nächste Veranstaltung findet am 25. November um 20.00 Uhr statt. Diesmal ist das Wallfahrtsmuseum in Neukirchen b. Hl. But der Veranstaltungsort. Thema: „Wir sind alle Sternenstaub – das Wunder der Kosmischen Evolution“ Den Vortrag wird Dr. Andreas Segerer von der Sternwarte Regensburg halten.

Der Termin ist schon dick in meinem Kalender eingetragen.

Bildquelle: „Geodetic Observatory Wettzell“ von H. Raab (User:Vesta) – Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geodetic_Observatory_Wettzell.jpg#/media/File:Geodetic_Observatory_Wettzell.jpg