Eine weitere Idee zur Untersuchung von Gravitationswellen. Sonden, die zu Uranus und Neptun fliegen, könnten genutzt werden

Nach den Forschungen eines schweizerisch-dänischen Wissenschaftlerteams könnten Fahrzeuge, die im nächsten Jahrzehnt zu Uranus und Neptun geschickt werden, zur Untersuchung von Gravitationswellen eingesetzt werden. Nach Angaben der Wissenschaftler wird die Analyse von Funksignalen, die von Fahrzeugen in den äußeren Regionen des Sonnensystems zur Erde gesendet werden, es ermöglichen, Raum-Zeit-Störungen zu analysieren, die durch Gravitationswellen verursacht werden.

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Die Autoren der neuesten Studie behaupten, dass Gravitationswellen einen Dopplereffekt bei Radiowellen verursachen. Wenn eine Gravitationswelle ein Radiosignal durchläuft, kann sie es leicht stören, indem sie eine Frequenzverschiebung verursacht. Wir können diese kleinen Störungen aufspüren und daraus auf die vorbeiziehende Gravitationswelle schließen, sagt der Hauptautor der Studie, Deniz Soyuer von der Universität Zürich.
Die Idee von Soyuer und seinem Team ist nicht neu. Schon früher gab es Versuche, Gravitationswellen auf diese Weise nachzuweisen. Sie wurde unter anderem von der NASA erprobt, die zu diesem Zweck die Sonde Horizon einsetzt, die sich derzeit im Kuiper-Gürtel befindet. Warum sollte es also dieses Mal funktionieren? Wissenschaftler sagen, dass es nur auf das Timing und den Zweck der Mission ankommt. Die vorgeschlagenen Missionen zu Uranus und Neptun könnten um das Jahr 2030 gestartet werden, und es wird viele Jahre dauern, bis sie ihr Ziel erreichen. Während dieser Zeit wird es viele Möglichkeiten geben, sie zur Untersuchung von Gravitationswellen zu nutzen. Es wird ein perfektes Zeitfenster pro Jahr geben, das 6 bis 8 Wochen dauert, in dem die Position der Erde, der Sonne und des Fahrzeugs für diese Art der Beobachtung geeignet sein wird. Im Laufe einer 10-jährigen Reise werden wir also 10 solcher Forschungsfenster haben, erklärt Soyuer.

Ein großer Vorteil des Vorschlags ist, dass die Sonden keine spezielle Ausrüstung mitnehmen müssten. Schon jetzt sind alle Missionen mit Instrumenten ausgestattet, die den Dopplereffekt untersuchen, denn so können wir die Position des Fahrzeugs im Weltraum bestimmen und die Gravitationswechselwirkung von Planeten messen. Die Grundlagen der von uns vorgeschlagenen Forschung sind sehr einfach, aber die Forschung selbst wird schwierig sein, weil die durch Gravitationswellen verursachten Frequenzänderungen extrem klein sind, fügt Soyuer hinzu. Ein zusätzliches Problem wird das Herausfiltern von Rauschen aus dem Signal sein. Und eine der größten Quellen für dieses Rauschen ist das mechanische Rauschen, das von den Empfangsantennen auf der Erde erzeugt wird. Wissenschaftler glauben jedoch, dass wir in naher Zukunft genug technische Fortschritte machen werden, um das Rauschen herauszufiltern und kleine Frequenzänderungen des Radiosignals aufzuzeichnen, was es uns ermöglichen wird, mit Fahrzeugen, die zu Neptun und Uranus fliegen, Gravitationswellen zu untersuchen, die zum Beispiel von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse erzeugt werden, die supermassive Schwarze Löcher umkreisen.Wenn solche Studien durchgeführt werden könnten, wären sie eine große Bereicherung für unser Wissen. Derzeit weisen wir Gravitationswellen mit den LIGO/Virgo-Detektoren nach. Ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Gravitationswellenforschung ist die LISA-Mission (Laser Interferometer Space Antenna), die die ESA im Jahr 2034 mit drei Gravitationswellendetektoren starten will.