Anzeige

Das ganze Universum schwingt, jetzt lässt es sich endlich messen

05. Juni 2026

Visualisierung von Gravitationswellen während der Pressekonferenz zum historischen Nachweis im Jahr 2015
Eine Visualisierung von Gravitationswellen während der Pressekonferenz zum historischen Nachweis im Jahr 2015. Neue Berechnungen könnten künftig helfen, noch ältere Signale aus der Frühzeit des Universums zu identifizieren. Foto: picture alliance / dpa | Julian Stratenschulte
Forschenden ist es erstmals gelungen, das messbare Gravitationswellensignal in einem sich ausdehnenden, schwingenden Kosmos nachzuweisen.
Anzeige
Anzeige


Gravitationswellen gehören zu den spannendsten Werkzeugen der modernen Astronomie. Seit ihrer ersten direkten Messung im Jahr 2015 liefern sie Informationen über verschmelzende Schwarze Löcher oder kollidierende Neutronensterne. Solche Ereignisse erzeugen winzige Wellen in der Raumzeit, die sich durch einen ansonsten weitgehend ruhigen Kosmos ausbreiten.

Doch was passiert, wenn nicht nur einzelne Objekte Schwingungen verursachen, sondern der kosmische Hintergrund selbst in Bewegung ist? Genau dieser Frage ist ein Forschungsteam der Leibniz Universität Hannover nachgegangen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben erstmals berechnet, welche Größe ein Gravitationswellendetektor in einem expandierenden Universum tatsächlich messen würde. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in den Physical Review Letters.

Anzeige
Anzeige

Inhaltsverzeichnis

Das Problem: Der Hintergrund des Universums ist nicht statisch

Bei klassischen Gravitationswellen ist die Situation vergleichsweise übersichtlich. Zwei Schwarze Löcher verschmelzen, senden eine Welle aus und diese verändert auf ihrem Weg durch das All minimal die Abstände zwischen frei schwebenden Objekten. Genau diese winzigen Längenänderungen registrieren Detektoren wie LIGO.

In der Kosmologie sieht das anders aus. Hier betrachtet man das Universum als Ganzes. Es dehnt sich aus, Materie verteilt sich nicht völlig gleichmäßig und kleinste Dichteschwankungen versetzen die Raumzeit überall in leichte Bewegung. Dadurch verschwimmt die Grenze zwischen dem eigentlichen Hintergrund und einer Gravitationswelle.

Das ist mehr als eine akademische Frage. Denn unterschiedliche mathematische Beschreibungen des Universums führten bislang zu unterschiedlichen Vorhersagen darüber, wie stark solche kosmischen Gravitationswellen ausfallen müssten. Physikalisch dürfte das aber nicht sein. Ein Messgerät sollte unabhängig davon dasselbe Ergebnis liefern.

Anzeige
Anzeige

Eine Art Gedankenexperiment mit Licht und Atomuhren

Das Team um Dr. Guillem Domènech verfolgte deshalb einen ungewöhnlichen Ansatz. Statt nur mathematische Gleichungen zu vergleichen, modellierten die Forschenden ein realistisches Messprinzip.

In ihrem Modell tauschen zwei frei fallende Testmassen – vereinfacht gesprochen könnten es auch zwei hochpräzise Atomuhren sein – Lichtsignale miteinander aus. Zieht eine Gravitationswelle vorbei, verändert sich die Laufzeit des Lichts geringfügig. Genau diese Änderung würde später auch ein echter Gravitationswellendetektor registrieren.

Anzeige
Anzeige

„Gravitationswellendetektoren messen die Unterschiede in den Frequenzen und Ankunftszeiten von Lichtstrahlen“, erklärt Erstautor Guillem Domènech.

Weiter sagt er: „Wir berechnen diese Größen exakt innerhalb einer expandierenden Raumzeit und unterscheiden deutlich zwischen dem, was tatsächlich messbar ist, und Effekten, die auf der mathematischen Beschreibung beruhen.“

Die Forschenden lösen damit ein Problem, das in der Fachwelt als sogenannte Gauge-Ambiguität bekannt ist. Vereinfacht ausgedrückt geht es darum, dass physikalische Vorhersagen nicht von der Wahl des mathematischen Koordinatensystems abhängen dürfen. Genau diesen Nachweis liefert die neue Arbeit.

Besonders wichtig für die Frühzeit des Universums

Die Studie beschäftigt sich vor allem mit sogenannten Gravitationswellen zweiter Ordnung. Sie entstehen nicht direkt durch spektakuläre Ereignisse wie Schwarze-Loch-Kollisionen, sondern können aus den winzigen Dichteschwankungen hervorgehen, die bereits kurz nach dem Urknall vorhanden waren.

Solche primordialen Gravitationswellen gelten als möglicher Schlüssel zur Frühgeschichte des Kosmos. Sie könnten Informationen über Epochen liefern, die sich mit herkömmlichen Teleskopen nicht beobachten lassen.

Bislang war allerdings nicht eindeutig geklärt, welche theoretisch berechneten Signale überhaupt einer realen Messung entsprechen würden. Genau hier setzt die neue Arbeit an.

Warum das für künftige Missionen relevant ist

Die Ergebnisse schaffen eine gemeinsame Grundlage für Theorie und Experiment. Die Forschenden zeigen, dass das tatsächlich messbare Signal mit einer bestimmten mathematischen Beschreibung – dem sogenannten Newton-Gauge – übereinstimmt. Das galt bislang zwar als wahrscheinlich, war aber nie direkt aus einem realistischen Detektormodell hergeleitet worden.

Davon könnten künftig verschiedene Projekte profitieren:

  • Pulsar Timing Arrays, die extrem regelmäßige Radiopulse ferner Neutronensterne auswerten,
  • das geplante Weltraum-Observatorium LISA,
  • sowie zukünftige Experimente zur Suche nach primordialen Gravitationswellen.

Die Studie bedeutet allerdings nicht, dass diese Signale bereits entdeckt wurden. Vielmehr wissen Forschende nun deutlich genauer, wonach sie überhaupt suchen müssen und welche theoretischen Vorhersagen direkt mit Messdaten verglichen werden können.

Ein wichtiger Baustein für die Gravitationswellenforschung

Die erste direkte Messung von Gravitationswellen vor zehn Jahren zeigte, dass sich selbst winzige Verzerrungen der Raumzeit nachweisen lassen. Die neue Arbeit geht einen Schritt weiter. Sie beantwortet eine grundlegende Frage der Kosmologie: Was misst ein Detektor eigentlich, wenn nicht nur einzelne Objekte schwingen, sondern der gesamte kosmische Hintergrund in Bewegung ist?

Die Antwort darauf könnte in Zukunft helfen, noch ältere Signale aus der Frühphase des Universums zuverlässig zu identifizieren – lange bevor sich Sterne und Galaxien gebildet haben.

Hier geht es zur Originalpublikation



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

Junior Projektingenieur Papierverarbeitung (m/w/d)
Fripa Papierfabrik Albert Friedrich KG

03.10.2026
Miltenberg
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST AG

03.10.2026
Düsseldorf
Ingenieur:in Explosionsschutz als Fachleiter:in
TÜV NORD CERT GmbH

03.10.2026
Essen
Bauüberwacher (m/w/d) Straßenverkehrsanlagen
Bundesagentur für Arbeit - Vössing Ingenieurgesellschaft mbH

03.10.2026
Stuttgart
Bauingenieur/-in (m/w/d)
Bundesagentur für Arbeit - Landeshauptstadt Stuttgart

03.10.2026
Stuttgart
Technische/r Projektmitarbeiter/in (m/w/d) – Bauwesen / Projektkoordination
Bundesagentur für Arbeit - Dr. Kerner GmbH & Co. KG

03.10.2026
Stuttgart
Junior Bauüberwacher:in Oberbau / Konstruktiver Ingenieurbau (w/m/d)
DB InfraGO AG

03.10.2026
Köln
Senior Ingenieur:in Leit- und Sicherungstechnik im Großprojekt Rhein-Ruhr-Express (w/m/d)
DB InfraGO AG

03.10.2026
Duisburg
Junior Bauingenieur:in als Bezirksleiter:in Fahrbahn (w/m/d)
DB InfraGO AG

03.10.2026
Aachen, Bonn, Köln, Troisdorf
Projektleiter (m/w/d) Industriebau
MEGGLE GmbH & Co. KG

03.10.2026
Wasserburg
Projektingenieur Elektrotechnik (w/m/d)
Infraserv GmbH & Co. Höchst KG

03.10.2026
Frankfurt am Main
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST Ingenieure GmbH & Co. KG

04.10.2026
Bielefeld
Senior Projektingenieur (m/w/d) – EMSR-Technik – Projektmanagement
REUTERS INGENIEUR GmbH

04.10.2026
Hofheim
Technische*r Angestellte*r (Techniker*in oder Ingenieur*in) Werkstofftechnik, Physiktechnik, Maschinenbau
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

04.10.2026
Garching
Ingenieurin (m/w/d) / Techniker (m/w/d) der Mess- und Regelungstechnik für Gebäudeautomation
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein (GMSH)

04.10.2026
Eutin, Lübeck
Leitung Entwicklung (w/m/d) Mechatronische Systeme / Industrielle Sicherheits- und Automatisierungstechnik
Bernstein AG

04.10.2026
Porta Westfalica
Planungsingenieur (w/m/d) und Projektsteuerung – Verkehrsinfrastruktur und Gleisplanung
Ruhrbahn GmbH

04.10.2026
Essen
Gruppenleiter:in Automatisierungstechnik
TraveNetz GmbH

04.10.2026
Lübeck
Bauleiter (m/w/d) Rohrsanierung / Kanalsanierung
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG

04.10.2026
München, Neumarkt in der Oberpfalz, Nürnberg, Regensburg
Vertriebsingenieur / Projektingenieur (m/w/d) im Außendienst – Südbayern
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG

04.10.2026
verschiedene Einsatzorte

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige