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Härtetest für Relativitätstheorie: Und Einstein hat doch Recht

Einsteins Relativitätstheorie ist rund 100 Jahre alt und wurde bis jetzt noch nicht widerlegt. Nun haben deutsche Forscher sie an einem besonders schweren Objekt im All getestet.

Ein internationales Forscherteam hat den bislang massereichsten Neutronenstern entdeckt und damit Albert Einsteins Relativitätstheorie einem extremen Härtetest unterzogen. Ergebnis: Einstein behält Recht, wie die Gruppe um John Antoniadis vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie im US-Fachjournal "Science" berichtet.

Neutronensterne sind die ausgebrannten Überreste explodierter Riesensterne. Sie stürzen unter der eigenen Schwerkraft zu unvorstellbar kompakten Kugeln zusammen. Bei vielen von ihnen lassen sich pulsierende Signale im Bereich der Radiowellen nachweisen, die regelmäßig wie ein kosmisches Leuchtfeuer aufflackern. Solche Neutronensterne nennen die Astronomen Pulsare.

Das Schwergewicht und sein Begleiter

Der jetzt untersuchte Pulsar mit der Katalognummer PSR J0348+0432 hat nur einen Durchmesser von 20 Kilometern, ist dafür aber ein "ziemliches Schwergewicht", wie Antoniadis in einer Mitteilung der Europäischen Südsternwarte Eso betont. "Er ist doppelt so schwer wie die Sonne, was ihn zum massereichsten Neutronenstern macht, den wir kennen." Im Volumen eines Zuckerwürfels stecken auf PSR J0348+0432 mehr als eine Milliarde Tonnen Materie. Sie ist wesentlich dichter gepackt als unsere alltägliche Materie. Der beobachtete Pulsar dreht sich in jeder Sekunde 25 Mal um die eigene Achse.

Der Neutronenstern hat einen Begleiter, einen sogenannten Weißen Zwerg. Das sind die Kerne ausgebrannter Sonnen, die ihre Atmosphäre ins All geblasen haben. Die beiden umkreisen sich in nur rund 800.000 Kilometern Distanz - das entspricht etwa der doppelten Entfernung von der Erde zum Mond. Wegen der geringen Entfernung dauert ein Umlauf rund 2,5 Stunden.

Test bestanden

Mit einem riesigen Teleskop der Europäischen Südsternwarte in Chile und weiteren Instrumenten untersuchten die Forscher das Doppelstern-System. Gemäß der Relativitätstheorie strahlt ein solches System sogenannte Gravitationswellen ab und verliert dadurch Energie, was sich in einer Änderung der Umlaufzeit bemerkbar macht. Die Forscher beobachteten das System regelmäßig mit Radioteleskopen und optischen Instrumenten. Tatsächlich konnten sie eine Änderung der Umlaufzeit um acht millionstel Sekunden (Mikrosekunden) pro Jahr messen - wie es Einsteins Theorie vorhersagte.

"Wir dachten, dass dieses System extrem genug sein könnte, um einen Zusammenbruch der allgemeinen Relativitätstheorie zu zeigen", sagte Paulo Freire vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. "Stattdessen haben sich Einsteins Vorhersagen ziemlich gut behauptet."

Bislang konnte die Relativitätstheorie nicht in einem so extremen Umfeld getestet werden - es war unbekannt, ob sie auch dort ihre Gültigkeit behält. Alternative Theorien, deren Vorhersagen deutlich von den Messungen abweichen, könnten nun jedoch ausgeschlossen werden, teilte das Bonner Institut mit.

lea/DPA/AFP / DPA