Die Gravitation mit binären schwarzen Loch-Gravitationswellen testen

Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) bleibt die genaueste Theorie der Gravitation bis heute. Sie hat viele experimentelle Tests im Sonnensystem sowie bei binären Pulsaren, kosmologischen und Gravitationswellen-Beobachtungen bestanden. Einige dieser Tests überprüfen Bereiche, in denen die Gravitationsfelder schwach sind, die Raum-Zeit-Krümmung gering ist und die charakteristischen Geschwindigkeiten nicht mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar sind. Beobachtungen von kompakten binären Verschmelzungen ermöglichen es uns, die ART in extremen Umgebungen starker und dynamischer Gravitationsfelder, großer Raum-Zeit-Krümmung und Geschwindigkeiten, die mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar sind, zu testen. Seit der bahnbrechenden Beobachtung des ersten Gravitationswellensignals, das durch die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher, GW150914, im September 2015 erzeugt wurde, hat die Anzahl der bestätigten Entdeckungen von binären Verschmelzungen schnell auf nahezu 100 zugenommen. Die Analyse dieser Ereignisse hat bereits erhebliche Einschränkungen für mögliche Abweichungen von der ART und für die Natur der verschmelzenden kompakten Objekte auferlegt. In diesem Kapitel diskutieren wir eine Auswahl von Tests der ART, die auf Beobachtungen von Gravitationswellen aus kompakten Binaren anwendbar sind. Insbesondere behandeln wir Konsistenztests, die die Konsistenz zwischen den verschiedenen Phasen der Evolution des Binärsystems überprüfen, Tests der Gravitationswellengenerierung, Polarisation und Ausbreitung sowie Tests der Natur des Restobjekts. Wir schließen mit einem kurzen Überblick über die Herausforderungen und Perspektiven für gegenwärtige und zukünftige Beobachtungsstationen.