Einstein behält weiter Recht: Relativitätstheorie besteht besonders harte Tests
Die Allgemeine Relativitätstheorie hat ihre nächsten Tests bestanden. Diesmal wurden an einem besonders extremen Ort gleich sieben Vorhersagen bestätigt.
Visualisierung des Doppelpulsars
(Bild: Michael Kramer / MPIfR)
Albert Einstein behält weiterhin Recht, seine Allgemeine Relativitätstheorie hat nun gleich sieben ganz besonders harte Tests bestanden. Für die hat ein internationales Forschungsteam 16 Jahre lang ein besonders extremes Doppelsternsystem aus zwei Pulsaren untersucht. Beteiligt waren sieben Radioteleskope in aller Welt.
Die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie stimmten mit den Beobachtungen zu mehr als 99,99 Prozent überein. Insgesamt habe man damit einen "beispiellosen Grad an Präzision erreicht" und trotzdem keine Abweichung von der Relativitätstheorie beobachtet, die die Tür zu einer neuen Physik öffnen würde, erklärt der Forschungsleiter Michael Kramer vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie.
Wo versagt die Relativitätstheorie?
Während die Relativitätstheorie seit ihrer Formulierung vor mehr als 100 Jahren getestet und überprüft wurde, hat sie sich zuerst in vergleichsweise schwachen Gravitationsfeldern bewährt. Zuletzt gab es immer mehr Überprüfungen an besonders extremen Orten im Universum, hauptsächlich an dem gigantischen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße. Sollte es Abweichungen von der Theorie geben, würden sie dort zuerst sichtbar werden, meinen die Forscher und Forscherinnen. Auch da hat sie aber schon den verschiedensten Überprüfungen standgehalten. Für die nun vorgestellte hat sich die Gruppe um Kramer ein anderes Forschungsobjekt ausgesucht, "ein einzigartiges Sternpaar mit extremen Eigenschaften".
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Das 2400 Lichtjahre entfernte System namens PSR J0737-3039 A/B besteht demnach aus zwei aktiven Pulsaren, also "ausgebrannten Sternleichen". Die Sterne mit einer extrem hohen Dichte sind jeweils etwa um ein Drittel massereicher als die Sonne, aber dabei nur 24 Kilometer groß – die Sonne kommt auf fast 1,4 Millionen Kilometer. Die Pulsare rasen mit einer Million Kilometer pro Stunde umeinander und umkreisen sich alle 147 Minuten einmal. Einer rotiert dabei 44 Mal pro Sekunde um die eigene Achse, der andere einmal alle 2,8 Sekunden. Sie senden Radiostrahlung aus und blinken wie kosmische Leuchttürme, deswegen "Pulsar".
Vermessen konnte das Team unter anderem die sogenannte Energieabstrahlung von Gravitationswellen mit einer tausendfach höheren Genauigkeit, als das irdische Detektoren aktuell vermögen. In dem System werden demnach Gravitationswellen erzeugt, die Energie aus dem System tragen. Das schrumpfe dadurch um 7 Millimeter pro Tag, die Abweichung von der Relativitätstheorie betrage 0,013 Prozent. Beobachtet wurden demnach auch Effekte, die von der Theorie vorhergesagt wurden, aber bisher nicht nachweisbar waren. Für die verschiedenen Tests wurde etwa die Ausbreitung des Lichts in dem System mit nie erreichter Präzision vermessen und der Effekt der Zeitdilatation einmal mehr bestätigt. Auch eine vorhergesagte Bahnveränderung konnte bestätigt werden. Die wissenschaftliche Arbeit wurde im Physical Review X veröffentlicht.
(mho)