Rund 2,2 Millionen Euro für ein neues Fenster zum Universum

Auf den Punkt gebracht:

• Förderung der Gravitationswellen-Forschung: Der Europäische Forschungsrat unterstützt ein Projekt zum Thema „Gravitationslinsen”. Das Projekt unter der Leitung von Miguel Zumalacárregui, Gruppenleiter in der Abteilung für Astrophysik und kosmologische Relativitätstheorie am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, wird mit einem Budget von 2.185.000 Euro über fünf Jahre gefördert.
• Gravitationslinsen: Wie Licht können auch Gravitationswellen von massereichen Objekten abgelenkt werden, wodurch ein Linseneffekt entsteht, der neue Einblicke in astrophysikalische Phänomene ermöglicht.
• Das GLOW-Projekt: Zumalacárreguis Projekt „Gravitational Lensing of Waves” (GLOW) zielt darauf ab, die Theorie und die Werkzeuge zu entwickeln, die für die Analyse von abgelenkten Gravitationswellen und die Auswertung ihrer vielfältigen wellenoptischen Eigenschaften erforderlich sind.
• Wissenschaftliche Bedeutung: Das Forschungsprojekt wird unser Verständnis der Dunklen Materie erweitern und die Eigenschaften der Gravitation untersuchen. Es ermöglicht, auch die am weitesten entfernten Verschmelzungen von Schwarzen Löchern zu identifizieren.

Ein Objekt hinter einem Glas Wasser erscheint verzerrt, weil sowohl das Glas als auch das Wasser die durch sie hindurchlaufenden Lichtstrahlen ablenken. Auch die Gravitation verursacht einen solchen „Linseneffekt“. Licht, das das Universum durchläuft, wird von massereichen Objekten abgelenkt. So entstehen manchmal mehrere Bilder derselben astrophysikalischen Quelle. Albert Einstein hat diesen Gravitationslinseneffekt vorhergesagt, der seitdem zu einem wichtigen Werkzeug der Astrophysik mit vielen Anwendungsmöglichkeiten geworden ist. Er wird beispielsweise bei der Suche nach Exoplaneten, bei der Interpretation von Bildern extrem massereicher Schwarzer Löcher und bei der Erfassung der Verteilung Dunkler Materie eingesetzt.
Gravitationswellen

Im Jahr 2015 wurden erstmals Gravitationswellen von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher in den Tiefen des Universums nachgewiesen. Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik hat maßgeblich zu diesem Durchbruch beigetragen, der 2017 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt wurde. Seitdem haben Gravitationswellenforscher*innen mehr als 200 Signale von verschmelzenden Schwarzen Löchern und Neutronensternen beobachtet. Diese Beobachtungen geben Aufschluss über die letzten Momente kompakter Binärsysteme und bieten einen neuen Blickwinkel auf ihre Population.

Während die Wellen den Weltraum durchlaufen, werden sie von massereichen Objekten abgelenkt, vergrößert und verzerrt. Abgelenkte Gravitationswellen zeigen Interferenz- und Beugungsmuster, die eine einzigartige Gelegenheit zur Erforschung des Universums bieten. Allerdings sind noch große theoretische Fortschritte erforderlich, um diese subtilen Signaturen zu erkennen und zu interpretieren.

GLOW – Gravitational Lensing of Waves

„Abgelenkte Gravitationswellen vereinen zwei Vorhersagen von Einsteins Theorie. Sie transportieren Informationen über die Objekte, denen sie auf ihrer Reise begegnen. Indem wir sie untersuchen, können wir Sterne, deren Überreste und dunkle Materie erforschen. Wir können damit auch die am weitesten entfernten Verschmelzungen von Schwarzen Löchern aufzuspüren und das Wesen der Gravitation untersuchen“, erklärt Miguel Zumalacárregui.

Mit seinem ERC-Projekt „Gravitational Lensing of Waves“ (GLOW) will er die theoretischen Grundlagen und die numerischen Werkzeuge entwickeln, die für die Modellierung von Linseneffekten durch komplexe Verteilungen von Materie erforderlich sind. Ein wichtiges Ziel ist die Entwicklung neuartiger Methoden der Datenanalyse. Mit ihnen sollen abgelenkter Gravitationswellen entdeckt und interpretiert werden, darunter auch solche von kompakten Doppelsystemen, die zu weit entfernt sind, um sie mit den heutigen Detektoren zu beobachten. „Anhand der Signaturen der Linseneffekte können wir kleine Halos aus dunkler Materie untersuchen und charakterisieren. Sie sind sonst nur sehr schwer zu erforschen“, sagt Zumalacárregui. „GLOW wird auch neue Tests von Gravitationstheorien auf kosmologischen Skalen sowie der Dunklen Energie ermöglichen. Außerdem werden wir dieselben Methoden auf andere Quellen wie schnelle Radioausbrüche ausweiten.“

Dank bevorstehender Upgrades der Gravitationswellen-Detektoren und Radioteleskope könnten diese Effekte noch während der Laufzeit des Projekts beobachtet werden. Das würde eine einzigartige Gelegenheit bieten, die dunkelsten Objekte im Universum zu untersuchen.

Über Miguel Zumalacárregui

Miguel Zumalacárregui studierte Physik an der Autonomen Universität Madrid und der Universität Barcelona. Er promovierte im Jahr 2012 an der Autonomen Universität Madrid und war anschließend als Postdoktorand in Madrid, Heidelberg, Stockholm und Berkeley tätig. Seit 2020 ist er Gruppenleiter in der Abteilung für Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik im Potsdam Science Park.

Consolidator Grants

Der Europäische Forschungsrat (ERC) vergibt diese Grants an herausragende Forscher*innen, um unabhängige Forschungsteams weiter zu stärken und auszubauen. Der ERC unterstützt Projekte an europäischen Forschungseinrichtungen für einen Zeitraum von fünf Jahren. Im Jahr 2025 gingen 3.121 Anträge für ERC Consolidator Grants ein, von denen 349 gefördert wurden; die Erfolgsquote dieser Ausschreibung lag bei 11,2 %.

Zur Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik