Robert Klatt
Hochfrequente Gravitationswellen können bisher nicht beobachtet werden. Das Magnetfeld von Planeten wie der Erde könnte bei der Beobachtung helfen, weil es die Gravitationswellen in elektromagnetische Wellen umwandelt. Raumsonden in der Umlaufbahn können die elektromagnetischen Wellen dann erkennen.
Peking (China). Gravitationswellen entstehen durch gewaltige Prozesse, etwa die Kollision zweier Schwarzer Löchern, bei der hohe Mengen an Gravitationsenergie freigesetzt werden, die sich von ihrer Quelle im Universum in alle Richtungen ausbreiten. Die Wissenschaft untersucht diese Wellen in der Raumzeit, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit sind, weil sie grundlegende Informationen über die Gravitation und ihren eigenen Ursprung liefern können.
Hochfrequente Gravitationswellen können bisher jedoch nicht beobachtet werden. Physiker arbeiten deshalb seit langem an Methoden, die eine indirekte Beobachtung von hochfrequenten Gravitationswellen erlauben sollen. Dazu gehört unter anderem der inverse Gertsenshtein-Effekt, den der russische Physiker Mikhail Gertsenshtein postuliert hat.
Laut dem inversen Gertsenshtein-Effekt werden Gravitationswellen in der Gegenwart eines externen Magnetfelds in elektromagnetische Wellen umgewandelt und umgekehrt. In der Physik nahm man bisher jedoch an, dass der inverse Gertsenshtein-Effekt nicht experimentell angewendet werden kann, weil dazu ein extrem großes Magnetfeld, das sehr weit im Weltraum verteilt sein muss, nötig wäre.
Forscher des Instituts für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und der Universität für Wissenschaft und Technologie in Hongkong (HKUST) haben in den Physical Review Letters nun eine Studie publiziert, laut der Planeten wie die Erde und der Jupiter als Magnetfelder verwendet werden könnten. Die Planeten würden damit zu Observatorien zum Nachweis von Gravitationswellen werden.
Laut den Forschern bildet das geschmolzene Eisen im Erdkern eine starke Magnetosphäre, die in den Weltraum reicht und den Planeten vor kosmischer Strahlung und Sonneneruptionen schützt. Auch der Jupiter besitzt eine Magnetosphäre, die bis in den Weltraum reicht.
Die Magnetosphären der Planeten können die hochfrequenten Gravitationswellen in leichte Teilchen umwandeln. Raumsonden im Orbit des Planeten können die elektromagnetischen Wellen dann erkennen. Aus den Beobachtungen können Forscher dann Rückschlüsse auf hochfrequente Gravitationswellen ziehen. Wie Liu Tao gegenüber der South China Morning Post (SCMP) erklärt, sind die Berechnungen der Wissenschaftler in Hinblick auf die neue Nachweismethode vielversprechend.
„Im Vergleich zu anderen Nachweismethoden kann unser Ansatz einen breiten Bereich von Gravitationswellenfrequenzen abdecken. Neben anderen Vorteilen haben wir auch Gewissheit über die Stärke des Magnetfelds.“
Überdies haben die Forscher Indizien dafür entdeckt, dass bereits bestehende Raumsonden, darunter die Juno-Sonde der National Aeronautics and Space Administration (NASA) und der japanische Röntgenastronomie-Satellit Suzaku, bereits Lichtteilchen, die aus Gravitationswellen umgewandelt wurden, entdeckt haben.
Physical Review Letters, doi: 10.1103/PhysRevLett.132.131402
