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Massive Bestätigung für Einstein

Doppelsternsystem mit superschwerem Pulsar sendet Gravitationswellen aus

  • Von Steffen Schmidt
  • Lesedauer: 3 Min.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie machte aus Newtons absolutem Raum und der Zeit ein veränderliches Bezugssystem, dessen Eigenschaften von Masse und Energie bestimmt werden. Eine der für die klassische Mechanik bizarren Vorhersagen Einsteins wurde schon früh beobachtet: die Ablenkung des Lichts durch massereiche Objekte. Andere jedoch machen es den Astronomen schwerer. So müssten kosmische Ereignisse, an denen große Massen beteiligt sind, Gravitationswellen aussenden. Wenn etwa zwei Schwarze Löcher kollidieren oder bei einer Supernova ein massereicher Stern kollabiert, sollten die Gravitationswellen auch auf der Erde noch messbar sein. Dummerweise sind solche Ereignisse recht selten und die Messgeräte werden gerade erst nachgerüstet, um die nötige Empfindlichkeit zu erreichen.

Einen indirekten Nachweis für diese Wellen lieferten jedoch 1978 die Astronomen Russell A. Hulse und Joseph H. Taylor bei der Beobachtung eines Doppelsternsystems, zu dem ein sogenannter Neutronenstern zählte. So nennt man Sterne mit ca. 1,4 bis 2,4 Sonnenmassen, die nach einer Supernova aufgrund der eigenen Schwerkraft so stark in sich zusammengestürzt sind, dass sie faktisch nur noch aus dicht gepackten Neutronen bestehen. Wegen ihrer pulsierenden Radiostrahlung nennt man sie auch Pulsare.

In dem System von Hulse und Taylor zeigte sich, dass der Abstand der umeinander kreisenden Sterne sich immer mehr verkürzte. Der daraus ablesbare Energieverlust des Systems entsprach dem Wert, der nach Einstein durch Gravitationswellen abgestrahlt werden müsste. Ihre Entdeckung brachte 1993 den Physiknobelpreis. Einige Theoretiker meinten allerdings, dass bei massereicheren Objekten andere Effekte auftreten könnten.

Ein solches extrem massereiches Objekt wurde nun tatsächlich vermessen: Das Doppelsternsystem PSR J0348+0432 besteht aus einem mit zwei Sonnenmassen extrem schweren Pulsar, der in einem Abstand von nur 830 000 Kilometern alle zweieinhalb Stunden von einem sogenannten Weißen Zwerg umkreist wird. Der Abstand der beiden Objekte ist nur wenig größer als der Radius unserer Sonne. Die Messung der Lichtspektren des Weißen Zwergs mithilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ermöglichte die Bestimmung der Massen des Pulsars und seines Begleiters, während die Beobachtungsdaten der Radioteleskope Effelsberg (in der Eifel) und Arecibo (Puerto Rico) die genauen Daten zur Umlaufperiode lieferten. PSR J0348+0432 ist der schwerste bisher gesichtete Pulsar. Er wurde vor wenigen Jahren mithilfe des Green-Bank-Radioteleskops gefunden. »Das aufregendste Ergebnis für uns war, dass die Allgemeine Relativitätstheorie sich auch in einem so extremen Umfeld noch vollständig bewährt«, sagt Norbert Wex vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Wex gehört zu einem Astronomenteam, das im Fachjournal »Science« (Bd. 340, S. 448) über die Beobachtung des Doppelsternsystems berichtet.

Wex räumt gegenüber »nd« ein, dass immer noch Schlupflöcher für abweichende Theorien bleiben. Eine Möglichkeit wären massereichere Neutronensterne, denn die kritische Grenze, bis zu der nach einem Sternenkollaps noch ein Neutronenstern und kein Schwarzes Loch entsteht, ist noch nicht genau genug bekannt.

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