ESA gibt grünes Licht für Gravitationswellen-Observatorium im Weltraum
LISA hat einen wichtigen Meilenstein mit Bravour gemeistert: Das gesamte Konzept - von der Definition der Gesamtmission und des Betriebs bis hin zur Hardware für den Weltraum, die noch gebaut werden muss - hielt der intensiven Prüfung durch die ESA-Gutachter stand. Nun hat das Science Programme Committee (SPC) der Weltraumorganisation bestätigt, dass LISA hinreichend ausgereift ist und dass die Entwicklung der Mission wie geplant fortgesetzt werden kann. LISA soll Mitte der 2030er Jahre in eine Umlaufbahn gebracht werden.
"LISA ist eine unglaubliche und einzigartige Mission; es gibt so viele verschiedene Quellen, die damit untersucht werden können", sagt Valeriya Korol, Postdoktorandin am Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) und Mitvorsitzende der LISA-Arbeitsgruppe Astrophysik. "Wir werden in der Lage sein, Doppelsterne in unserer eigenen Galaxie zu untersuchen, kompakte Objekte, die in größeren Entfernungen auf massereiche Schwarze Löcher stürzen, bis hin zu Verschmelzungen zwischen neu entstehenden massereichen Schwarzen Löchern im frühen Universum."
LISA wird Gravitationsstrahlung in dem noch unerforschten Fenster zwischen 0,1 mHz und 1 Hz aufspüren, also Wellen, die von bodengestützten Detektoren nicht erfasst werden können. Wellen in diesem Frequenzbereich entstehen bei der Kollision und Verschmelzung zweier massereicher schwarzer Löcher, die eine Million Mal die Masse unserer Sonne haben oder mehr und die in den Zentren ferner, sich entwickelnder Galaxien lauern. LISA wird für diese Verschmelzungen über die gesamte Geschichte des Universums hinweg empfindlich sein und so den noch unbekannten Ursprung und das Wachstum massereicher schwarzer Löcher direkt untersuchen. Einzigartig an LISA ist der Nachweis von Gravitationswellen, die von stellaren Schwarzen Löchern ausgehen, die um massereiche Schwarze Löcher in Galaxienkernen kreisen, um die Geometrie der Raumzeit zu untersuchen und die Grundlagen der Gravitation zu testen. LISA wird auch eine große Anzahl von Doppel- und Mehrfachsystemen von kompakten Objekten in unserer Milchstraße aufspüren, so mehr Informationen über die Entwicklung von Doppelsternsystemen liefern und unsere Galaxie hinter dem galaktischen Zentrum "sehen", einschließlich vieler Objekte, die für alle anderen astronomischen Instrumente unsichtbar sind.
Zahlreiche Wissenschaftler am MPA bereiten sich bereits auf die wissenschaftliche Arbeit mit LISA vor. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Vorhersage welche Signale LISA von galaktischen Doppelsystemen aufspüren wird, in denen sich weiße Zwerge, Neutronensterne und schwarze Löcher befinden. Die Astronomen wissen bereits, dass diese Objekte in unserer Milchstraße existieren, und sie werden wahrscheinlich einen Großteil der Quellen ausmachen, die LISA aufspüren wird. Diese Arbeiten sind entscheidend für die Entwicklung von Analyseverfahren für LISA-Daten, die genaue Interpretation der Daten und die Entwicklung von Strategien für Folgebeobachtungen mit herkömmlichen Teleskopen.
"Mit bodengestützten Observatorien haben wir bereits Gravitationswellensignale gesehen - der Blick in den Weltraum eröffnet ein völlig neues Fenster", betont Selma de Mink, Direktorin der Stellar-Abteilung am MPA. " Dies ist eine völlig neue Möglichkeit, etwas über schwarze Löcher in unserer eigenen Galaxie zu erfahren und die stellaren Quellen, die Gravitationswellen erzeugen, besser zu verstehen."
Das LISA-Instrument ist das erste weltraumgestützte Gravitationswellenobservatorium seiner Art. Es wird aus drei Raumsonden bestehen, die sich in einer Dreieckskonfiguration mit 2,5 Millionen Kilometern Armlänge auf einer erdähnlichen Umlaufbahn um die Sonne bewegen. Gravitationswellen aus Quellen im gesamten Universum werden leichte Schwingungen in den Armlängen ( weniger als der Durchmesser eines Atoms) erzeugen. LISA wird diese Bewegungen erfassen und die Gravitationswellen messen, indem es mit Hilfe von Lasern die Verschiebungen von Testmassen überwacht, die im Inneren der Raumsonde frei fallen.
"Mit der Entscheidung zur Adoption ist LISA nun fest im Missionsprogramm der ESA verankert. Wir freuen uns darauf, LISA in enger Zusammenarbeit der ESA, der NASA, den ESA-Mitgliedsstaaten und dem erweiterten LISA-Konsortium zu realisieren", sagt Karsten Danzmann, Leiter des LISA-Konsortiums, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und Leibniz Universität Hannover. "Diese bahnbrechende Mission wird uns in einem wirklich spannenden Bereich der Weltraumforschung auf die nächste Stufe heben und die europäischen Wissenschaftler bleiben damit an der Spitze der Gravitationswellenforschung", ergänzt ESA-Wissenschaftsdirektorin Carole Mundell.
