Gravitationswellen - Hintergrundinformationen und Filme

Hier stellen wir Ihnen Computersimulationen des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik vor, die Jugendliche mit dem Phänomen der Gravitationswellen bekannt macht und dazu angeregt, sich mit spannenden Fragen der Astrophysik, Schwarzen Löchern und Neutronensternen zu beschäftigen. Die Schülerinnen und Schülern lernen Simulationen als wichtige Werkzeuge der Wissenschaftler kennen, die den experimentellen Nachweis von Gravitationswellen ermöglichen sollen.

Unanschauliches anschaulich machen

Während sich Schülerinnen und Schüler Wasserwellen sehr anschaulich vorstellen können, sind Gravitationswellen etwas sehr Abstraktes. Anhand der Simulationen kann eine Analogie zwischen beiden Phänomenen hergestellt werden, ohne deshalb den komplexen Inhalt des Themas Gravitationswellen verstanden haben zu müssen. Zum Einstieg in die Thematik bietet sich auch eine Recherche bei "Einstein-Online" an, einem Projekt des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik:

• Gravitationswellen
  Informationen und eine Animation zu rhythmischen Verzerrungen, Infos zu Wellen-Quellen, zur Gravitationswellen-Astronomie und zu den Detektoren für die Wellenjagd

Von schwarzen Löchern und Neutronensternen

Besonders starke Gravitationswellen entstehen, wenn superkompakte Himmelskörper wie Schwarze Löcher oder Neutronensterne miteinander verschmelzen. Aber auch bei gigantischen Sternexplosionen kann es zur Freisetzung großer Energiemengen in Form solcher Wellen kommen. Analog zu dem Licht, das uns Informationen von weit entfernten Sternen und Galaxien übermittelt, soll die "Gravitationswellenastronomie" der Wissenschaft in Zukunft Einblicke in die energiereichsten Ereignisse des Universum gewähren. Der Nachweis von Gravitationswellen ist allerdings eine große Herausforderung. Zahlreiche Störungen, wie zum Beispiel der Gravitationseinfluss vorbeifahrender Autos oder winzige Erschütterungen der Gravitationswellendetektoren durch ferne Erdbeben, verstecken die Signale aus dem All in einem Rauschen. Wer aus diesen Störungen das gesuchte Signal herausfiltern will, muss genau wissen, wonach er sucht. Dabei helfen Computersimulationen, die zum Beispiel zeigen, welcher Art Gravitationswellen sind, die bei der Kollision Schwarzer Löcher entstehen. Die beiden hier vorgestellten Filme, "Die größten Crashs im Universum" und "Neutronensterne auf Kollisionskurs", zeigen die Ergebnisse solcher Simulationen.

• Die größten Crashs im Universum
  Wissenschaftler simulieren den Zusammenstoß von Schwarzen Löchern. Solche Simulationen sollen den experimentellen Nachweis von Gravitationswellen erleichtern.
• Neutronensterne auf Kollisionskurs
  Beim Zusammenstoß der in der hier vorgestellten Simulation dargestellten Neutronensterne entsteht vermutlich ein Schwarzes Loch.

Zusatzinformationen

• Links zum Thema Gravitationswellen
  Zuverlässige Informationen für Lehrkräfte, Schülerinnen und Schüler liefern die Webseiten der Max-Planck-Gesellschaft und des MPI für Gravitationsphysik.

Informationen zu den Autoren

Dr. Markus Pössel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut).

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Pössel aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit allen Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Dr. Karl Sarnow unterrichtet die Fächer Physik, Mathematik und Informatik am Gymnasium Isernhagen (Niedersachsen) und unterstützt die Redaktion von Lehrer-Online als Fachberater.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Sarnow aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit allen Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.