Forschende am Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover und am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) sind seit langem führende Institutionen in der Gravitationswellen-Forschung und Mit-Initiatoren des Einstein-Teleskops. Das Einstein-Teleskop ist ein in Europa geplantes Observatorium für Gravitationswellen. Nun haben Wissenschaftler*innen der Institute im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderten Vorbereitungsprogramms des Einstein-Teleskops erfolgreich Fördergelder eingeworben. Sie werden mit weiteren Partnereinrichtungen in Deutschland zentrale Technologien für das Einstein-Teleskop entwickeln. Diese Schlüsseltechnologien sind erforderlich, damit das Observatorium die geplante und bislang unerreichte Messgenauigkeit erlangen kann.
Neue Laser- und Quetschlichtquellen
Die Arbeitsgruppe von Benno Willke und Henning Vahlbruch wird neue Laserquellen und Quetschlichtquellen für das Einstein-Teleskop entwickeln. Laserquellen liefern das ultrastabile und reine Laserlicht, mit denen die winzigen Längenänderungen nachgewiesen werden, die Gravitationswellen in den 10 Kilometer langen unterirdischen Messstrecken des Einstein-Teleskops verursachen werden. Quetschlichtquellen verändern den quantenmechanischen Anteil des Hintergrundrauschens der Gravitationswellen-Detektoren so, dass diese viel genauer beobachten können. Darüber hinaus wird die Arbeitsgruppe neue Methoden zur Stabilisierung der im Einstein-Teleskop verwendeten Laserquellen erforschen und weiterentwickeln.
Für die Laserentwicklung arbeiten die Forschenden in den eingespielten Strukturen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers zusammen. Auf der Braunschweiger Seite des Verbunds sind die Arbeitsgruppen von Stefanie Kroker (Technische Universität Braunschweig) und Uwe Sterr (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) Teil des Projekts. Zusätzlich ist mit einer von Peter Weßels geleiteten Forschungsgruppe innerhalb der Abteilung Laserentwicklung das Laser Zentrum Hannover e. V. als weiterer Clusterpartner im Team. Schließlich kommen noch die Universität Jena und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik hinzu. Die gemeinsamen Projekte erhalten rund 3,3 Millionen Euro Fördermittel über die nächsten drei Jahre.
Optische Simulationen und neue Verfahren zur Störungsunterdrückung
In einem weiteren Verbund werden die Arbeitsgruppen von Gudrun Wanner und David Wu die Grundlagen für detaillierte und tiefgehende Untersuchungen der Optiken und Messverfahren des geplanten Einstein-Teleskops legen. Dazu setzen sie zum einen spezielle Software und optische Simulationen ein. Zudem werden sie mit dem 10-Meter-Prototypen eines Gravitationswellen-Detektors am Institut neue Methoden untersuchen, um verschiedene niederfrequente Störeinflüsse auf die Messungen des Einstein-Teleskops zu unterdrücken. Beide Projekte sind dabei eng miteinander verzahnt und arbeiten im direkten Wechselspiel.
Für diese Projekte, die im Verbund mit der Universität Erlangen-Nürnberg, der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg und der Universität von Hamburg durchgeführt werden, erhalten die Forschenden knapp 1 Million Euro Fördermittel über die nächsten drei Jahre.
Hannover: Standort der Gravitationswellen-Forschung
Die eingeworbenen Fördermittel unterstreichen die Bedeutung des Forschungsstandorts Hannover im Netzwerk des Exzellenzcluster QuantumFrontiers und die führende Rolle des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover und des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in der Gravitationswellen-Forschung. Expert*innen dieser Institute zählen seit Anbeginn der Planungsarbeiten für das Einstein-Teleskop zu den führenden Köpfen des Großprojekts und haben auch heute leitende Funktionen innerhalb des Projekts und der Einstein Telescope Scientific Collaboration inne.
Das Einstein-Teleskop
Das Einstein-Teleskop ist ein europäisches wissenschaftliches Flaggschiff-Projekt. Es wird ab den 2030er Jahren völlig neue Wege zur Erforschung des Universums eröffnen, indem es die Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronensternen und Schwarzen Löchern mit nie zuvor erreichter Präzision beobachtet. Gravitationswellen sind winzige Erschütterungen von Raum und Zeit, deren erste Beobachtung 2015 ein ganz neues Kapitel der Astronomie aufgeschlagen hat.
Das Einstein-Teleskop wird rund zehnmal empfindlicher sein als die derzeitigen fortschrittlichsten Instrumente der zweiten Generation (LIGO, Virgo, KAGRA). An welchem Standort das europäische Observatorium entstehen soll, wird voraussichtlich 2027 entschieden.
