LISA

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist eine geplante ESA-Mission mit NASA-Beteiligung, die Gravitationswellen im Weltraum nachweisen soll. Drei Satelliten fliegen in einer Dreiecksformation mit 2,5 Millionen Kilometern Seitenlänge hinter der Erde her und tauschen Laserstrahlen aus. Wenn eine Gravitationswelle das Dreieck durchläuft, verändern sich die Abstände zwischen den Satelliten minimal, und die Laserinterferometrie misst diese Änderungen.

LISA wird in einem völlig anderen Frequenzbereich arbeiten als erdgebundene Detektoren wie LIGO. Während LIGO hochfrequente Gravitationswellen von kleinen, schnellen Verschmelzungen hört (10 bis einige tausend Hertz), wird LISA niederfrequente Wellen von massiven, langsamen Quellen registrieren (0,1 Millihertz bis 1 Hertz). Dazu gehören: supermassereiche Schwarze Löcher, die in Galaxienzentren verschmelzen, kompakte Doppelsternsysteme in der Milchstraße und möglicherweise kosmische Strings oder Überreste aus der Frühzeit des Universums.

Der Technologie-Demonstrator LISA Pathfinder flog 2015 bis 2017 und bewies, dass die benötigte Präzision erreichbar ist. Die Hauptmission ist für die Mitte der 2030er Jahre geplant.

LISA könnte Antworten auf fundamentale Fragen liefern: Wie wachsen supermassereiche Schwarze Löcher? Wie viele verschmelzende Galaxien gibt es im beobachtbaren Universum? Und existieren die von der Stringtheorie vorhergesagten kosmischen Strings? Die Mission verbindet Gravitationsphysik, Kosmologie und Teilchenphysik in einem einzigen Experiment.

Gerade der Schritt von der Erde in den Weltraum eröffnet LISA einen Bereich der Gravitationswellen, der irdischen Detektoren für immer verschlossen bleibt. Auf der Erde begrenzen seismische Erschütterungen und die kurze Armlänge die Empfindlichkeit auf hochfrequente Wellen, also kurze, heftige Ereignisse. Im All, fern von jedem Boden und mit Armen von Millionen Kilometern Länge, kann LISA die langsamen, niederfrequenten Wellen aufspüren, die von den größten Schwarzen Löchern überhaupt stammen, jenen mit Millionen Sonnenmassen in den Zentren verschmelzender Galaxien. Damit blickt die Mission gewissermaßen in die Tiefe der kosmischen Geschichte, denn solche Verschmelzungen begleiten das Wachstum von Galaxien über Milliarden Jahre. Zugleich wird LISA unzählige enge Doppelsternsysteme in unserer eigenen Milchstraße als ständiges Hintergrundsummen hören. Der erfolgreiche Vorläufer LISA Pathfinder hat bereits bewiesen, dass die nötige Präzision im freien Fall erreichbar ist, sodass die eigentliche Mission in den 2030er Jahren ein neues Kapitel der Gravitationswellen-Astronomie aufschlagen dürfte, das LIGO und LISA zu einem umfassenden Hörsinn für das gesamte Frequenzspektrum des Universums ergänzt.