Schwarzes Loch bestätigt und rüttelt zugleich an Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie

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Grafische Darstellung der von Einstein vorhergesagten Rotverschiebung im Licht eines ein Schwarzes Loch umkreisenden Sterns (Illu.). Copyright: Nicole R. Fuller/ National Science Foundation

Grafische Darstellung der von Einstein vorhergesagten Rotverschiebung im Licht eines ein Schwarzes Loch umkreisenden Sterns (Illu.).
Copyright: Nicole R. Fuller/ National Science Foundation

Los Angeles (USA) – Mehr als 100 Jahre nach ihrer Veröffentlichung wurde Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie wurde ein weiteres Mal durch einen wissenschaftlichen Test als richtig bestätigt. Noch hält die Relativitätstheorie also, was sie beschreibt. Noch – denn gerade Schwarze Löcher offenbaren auch Schwachstellen in der Theorie, die früher oder später beseitigt werden müssen, wenn wir das Universum so verstehen wollen, wie es wirklich ist.

Wie das Team um den Astrophysikerin Andreas Gheez von der University of California in Los Angeles (UCLA) aktuell im Fachjournal “Science” (DOI: 10.1126/science.aav8137) berichtet, haben sie Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie mit Hilfe des gewaltigen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Heimatgalaxie der Milchstraße überprüft und stellen fest, dass diese auch Phänomene in dessen direkter Umgebung korrekt beschreibt.

Hierzu haben die Astronomen unter anderem den Stern S0-2 24 Jahre lang beobachtet, der das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße einmal alle 16 Jahre mit einer unvorstellbaren Geschwindigkeit umkreist. Die von S0-2 in Richtung Erde ausgesandten Photonen (Lichtteilchen) bestätigen damit in bislang umfassendster Weise die von Einstein vorhergesagte  Gravitations-Rotverschiebung, also nicht nur die Krümmung von Raum und Zeit im Umfeld eines Schwarzen Lochs, sondern auch die Dehnung des Lichts durch die Schwerkraftwirkung astronomisch großer Massen. Tatsächlich können die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen eine Rotverschiebung von 0,88 durch den Einfluss des Schwarzen Lochs nachweisen.

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„Einstein hat weiterhin recht – zumindest derzeit noch“, so Ghez und führt dazu weiter aus: „Wir können Newstons Gesetz der Schwerkraft absolut ausschließen, weil unsere Beobachtungen mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie übereinstimmen. Allerdings zeigt auch Einsteins Theorie erste Schwächen. So kann sie nicht vollständig der Gravitation im Innern eines Schwarzen Lochs beschreiben. Es wird also der Zeitpunkt kommen, an dem wir Einstein überwinden müssen, um eine vollständigere Theorie der Gravitation zu finden, die das beschreibt, was ein Schwarzes Loch tatsächlich ist.“

Bis dahin stimme Einsteins Relativitätstheorie allerdings mit dem überein, was wir als Gravitationskraft beschreiben, die von der Krümmung der Raum-Zeit durch ein Schwarzes Loch ausgeht.

Hintergrund
In seiner 1915 formulierten und veröffentlichten Allgemeinen Relativitätstheorie schlug Einstein vor, dass Objekte wie unsere Sonne und die Erde die Geometrie der sogenannten Raum-Zeit, also der grundlegenden Struktur unseres Universums, verändern. Damit gelang Einstein die bislang beste Beschreibung der beobachtbaren und somit auch vorhersagbaren Auswirkung der Gravitation.

„Mit Hilfe der uns vorliegenden Daten einer vollständigen Umrundung des Schwarzen Lochs durch den Stern erhalten wir einen Einblick darauf, die sich die Schwerkraft in der Nähe des bzw. eines supermassereichen Schwarzen Lochs verhält und wir können überprüfen, ob sich Einsteins Theorie mit den allen Beobachtungen deckt.“

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