Tatsächlich aufspüren wollen Physiker die Dellen in der Raumzeit mit einem Messverfahren, das kleinste Längenänderungen sichtbar macht, dem Laserinterferometer. "Allerdings braucht man kilometergroße Geräte", sagt Karsten Danzmann.

Von 2005 bis 2012 lauschten diese Detektoren nach Signalen aus dem All, mit ernüchterndem Resultat. "Bislang wurde noch keine Gravitationswelle gemessen", sagt Geo600-Projektleiter Hartmut Grote vom MPI in Hannover. Die Geräte waren allerdings darauf angewiesen, dass in ihrer kosmischen Nachbarschaft zufällig etwas Gewaltiges passiert, dass Neutronensterne zusammenprallen oder sich eine Supernova abspielt – was zwischen 2005 und 2012 einfach nicht geschah. Deshalb haben die Physiker ihre Anlagen nun mit besseren Spiegeln, Lasern und Sensoren gespickt.

Dem Ersten, der die Wellen misst, winkt wohl ein Nobelpreis

Bei Virgo ist Carlo Bradaschia in das Zentralgebäude gestapft. Er will zeigen, wie genau es im Inneren des gigantischen Messgerätes aussieht. Eine Scheibe aus hochreinem Quarz hängt in der Halle, sie ist zentnerschwer und groß wie ein Autoreifen. Sie ist einer der Spiegel, die das Laserlicht in den beiden blau lackierten, luftleer gepumpten Röhren hin- und herreflektieren. Anschließend sorgt ein weiterer Spiegel dafür, dass sich beide Strahlen überlagern. So entsteht ein Hell-dunkel-Muster. "Sollte eine Gravitationswelle durch Virgo laufen, würde die eine Röhre ein bisschen gestreckt, die andere ein wenig gestaucht", erläutert Bradaschias Kollege Henrich Heitmann, technischer Manager von Virgo. "Das sollte sich durch ein kurzes Zittern im Hell-dunkel-Muster verraten."

Das Problem: Auch Störungen von außen können das Muster erzittern lassen. "Wir sind mitten in der Toskana", sagt Heitmann. "Hier fahren Lastwagen vorbei, und die Brandung des Mittelmeers macht sich bemerkbar." Hinzu kommen das seismische Zittern des Erdbodens, der nirgends auf der Erde ganz still hält. Allesamt Vibrationen, die dem Detektor eine Gravitationswelle vorgaukeln könnten – weshalb die Physiker ihre Spiegel gegen mechanische Erschütterungen zu schützen versuchen.

Deshalb haben die Fachleute ihren Laser getunt. Auf dem Weg zum Labor zieht sich Henrich Heitmann Kittel und Überschuhe an und setzt sich eine klobige Schutzbrille auf die Nase. Drinnen zeigt er auf einen nagelneuen Spezialtisch, auf dem Aberdutzende von Optikelementen herumstehen. "Diese komplexe Optik macht unseren Laser höchst stabil, weder Leistung noch Frequenz schwanken", erläutert Heitmann. Während der alte Laser nur ein Watt schaffte, soll es der neue bei gleicher Präzision auf 50, später auf 200 Watt bringen – was einiges an Tüftelarbeit verlangt.

Ende 2016 sollen die Umbauarbeiten fertig sein und die Messungen anlaufen. Das Ziel: Gegenüber der ersten Generation soll die Messempfindlichkeit um das Zehnfache steigen. Die Experten könnten dann zehnmal tiefer ins All schauen. Verzehnfacht sich der Radius einer Kugel, wächst ihr Volumen um das Tausendfache – und deshalb vertausendfacht sich auch die Wahrscheinlichkeit, endlich eine Gravitationswelle aufzuschnappen.

Erster zu sein, dafür haben die Wissenschaftler an den beiden amerikanischen Detektoren mit Namen Ligo die besten Karten. "Der Umbau ist fertig, und im September starten wir mit einer ersten, dreimonatigen Messphase", sagt Ligo-Physiker Albert Lazzarini vom California Institute of Technology. Es wird ein Testlauf, um Komponenten nachzujustieren und Macken auszumerzen. "Nächstes Jahr wollen wir dann sechs Monate lang messen", sagt Lazzarini. "Die Chancen, schon dann eine Gravitationswelle aufzuspüren, dürften bei immerhin 60 Prozent liegen." Es könnte, 101 Jahre nach der Theorie, die experimentelle Bestätigung Einsteins sein.

Sollte es hingegen nicht gelingen, die Erschütterungen in der Raumzeit auf der Erde zu messen, müssten sich die Physiker bis zum Jahr 2034 gedulden. Dann soll die europäische Weltraummission eLisa starten. Sie besteht aus drei Satelliten, die ein Dreieck aufspannen und Laserstrahlen hin und her schießen können, ganz ähnlich wie in Carlo Bradaschias rechtem Winkel bei Pisa, bloß viel größer. Eine Strecke von einer Million Kilometern müssten die Strahlen zurücklegen. "Eine irre Herausforderung", sagt Dieter Kolbe, Ingenieur in der Raumfahrtsparte von Airbus. "Wir müssen herausfinden, wie man mit dem Laser auf solche Entfernungen genau genug zielen kann."

Das alles ist so heikel, dass der nötige Mechanismus Ende dieses Jahres in einer eigenen, 400 Millionen Euro teuren Testmission erprobt wird: Im Inneren des Satelliten Lisa Pathfinder steckt eine wäschetrommelähnliche Box, die zwei Würfel aus einer Gold-Platin-Legierung enthält. Für November ist der Start des Satelliten geplant, gerade ist er unterwegs zum Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana. Einmal im All, soll er einen Punkt ansteuern, an dem sich die Schwerkraftfelder von Sonne und Erde aufheben. Dort wird eine Mechanik die beiden Würfel in die nahezu perfekte Schwerelosigkeit entlassen, wo sie auf Armlänge voneinander entfernt schweben. "Anschließend soll ein Laser erfassen, wie sich der Abstand der Würfel verändert", sagt Kolbe. "Das wollen wir bis auf einen Milliardstel Millimeter genau messen." Der Hannoveraner Karsten Danzmann ist einer der wissenschaftlichen Leiter des Projekts, das sozusagen für die Gravitationswellenjagd die höchste Eskalationsstufe vorbereitet.

Die geheimnisvollen Erschütterungen versprechen eine neue Astronomie

Bis es so weit ist, suchen die Forscher auf der Erde weiter. Einstweilen hat das amerikanische Ligo- gegenüber dem europäischen Virgo-Projekt einen Vorsprung von ein bis zwei Jahren. Zwar arbeiten beide Teams eng zusammen und tauschen etwa Daten aus. Dennoch herrscht zwischen ihnen eine gewisse Konkurrenz – immerhin gilt der erste Nachweis von Gravitationswellen als nobelpreiswürdig. "Hat Ligo das Glück, innerhalb der nächsten beiden Jahre eine Welle zu detektieren, dürfte der Nobelpreis in die USA gehen", schätzt Hartmut Grote vom Albert-Einstein-Institut, der das kleinere deutsche Gravitationswellenprojekt Geo600 südlich von Hannover leitet.

Das Wettrennen und auch die Bestätigung der Einsteinschen Vermutung sollen aber nur der erste Schritt sein – in eine ganz neue Astronomie. Bisher verraten uns nur elektromagnetische Wellen (also sichtbares Licht, infrarote, ultraviolette, Radio-, Röntgen- und Gammastrahlung), was im Kosmos geschieht. Sollte aber Einstein recht behalten, wollen die Fachleute jede aufgeschnappte Raumzeitdelle haarklein analysieren und so den Ablauf kosmischer Großereignisse klären. "Die Signale von zwei kollidierenden Neutronensternen könnten uns verraten, wie diese Sterne im Detail zusammengesetzt sind", spekuliert Luciano Rezzolla aus Frankfurt. "Das wäre wie ein Fingerabdruck: Jeder Typus von Neutronenstern würde einen anderen Gravitationswellenabdruck hinterlassen." Der Frankfurter Theoretiker arbeitet selbst nicht an den Gravitationswellendetektoren mit, will aber deren Messdaten nutzen, um seine Modellrechnungen zu prüfen.