{"id":156522,"date":"2018-10-27T11:10:29","date_gmt":"2018-10-27T09:10:29","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=156522"},"modified":"2018-10-27T11:10:29","modified_gmt":"2018-10-27T09:10:29","slug":"einstein-allgemeine-relativitaetstheorie-test","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/einstein-allgemeine-relativitaetstheorie-test\/","title":{"rendered":"Einsteins Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie erfolgreich getestet"},"content":{"rendered":"

Albert Einsteins im Jahr 1915 aufgestellte Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie<\/a> ist f\u00fcr die allermeisten \u201eNormalsterblichen\u201c ein Buch mit sieben Siegeln. Kurz zusammengefasst besagt die fr\u00fcher entwickelte spezielle Relativit\u00e4tstheorie, dass alles \u201erelativ ist\u201c, sprich, dass die Zeit nicht immer gleich schnell vergeht und somit eine Minute mal l\u00e4nger und mal k\u00fcrzer dauern kann. Ebenso wie die Zeit, sind auch L\u00e4ngen nicht immer gleich lang und ein Meter kann auch mal l\u00e4nger und mal k\u00fcrzer sein.<\/p>\n

Die Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie (ART) geht noch einen Schritt weiter. Hier kommt die Gravitation und die Kr\u00fcmmung von Raum und Zeit ins Spiel. Demnach h\u00e4ngt es von der Geschwindigkeit, mit der wir uns bewegen, ab, wie schnell die Zeit vergeht oder wie lang ein Meter ist, und je schneller man sich bewegt, desto langsamer vergeht die Zeit. Dieser Teil der Theorie konnte bereits wissenschaftlich bewiesen werden. Zus\u00e4tzlich \u00e4ndern sich Zeit und L\u00e4nge auch, je weiter man vor der Erde entfernt ist.<\/p>\n

Wissenschaftler arbeiten seit Jahrzehnten daran, diese Relativit\u00e4tstheorie und deren Richtigkeit zu erforschen und konnten nun nach einer 26-j\u00e4hrigen Beobachtungskampagne mit den Teleskopen der ESO<\/a> in Chile \u201eeinen Haken setzen\u201c. Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der ESO konnten n\u00e4mlich zum ersten Mal die von Einsteins Allgemeiner Relativit\u00e4tstheorie vorhergesagten Auswirkungen auf die Bewegung eines Sterns zeigen, der das extreme Gravitationsfeld in der N\u00e4he des supermassereichen Schwarzen Lochs in der Mitte der Milchstra\u00dfe durchwandert.<\/p>\n

Dieses supermassereiche Schwarze Loch ist 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, im Zentrum der Milchstra\u00dfe, und das der Erde am n\u00e4chsten gelegene Schwarze Loch. Seine Masse ist vier Millionen Mal so gro\u00df ist wie die der Sonne und es ist von einer kleinen Gruppe von Sternen umgeben, die es mit hoher Geschwindigkeit umkreisen.<\/p>\n

\u201eDiese extreme Umgebung \u2013 das st\u00e4rkste Gravitationsfeld in unserer Galaxis – macht es zum perfekten Ort, um die Gravitationsphysik zu erforschen und insbesondere Einsteins Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie zu testen\u201c, hei\u00dft bei der ESO. \u201eAm n\u00e4chsten Punkt war dieser Stern weniger als 20 Milliarden Kilometer vom Schwarzen Loch entfernt und bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von \u00fcber 25 Millionen Kilometern pro Stunde \u2013 fast drei Prozent der Lichtgeschwindigkeit.\u201c<\/p>\n

Durch neue Infrarotbeobachtungen der Instrumente GRAVITY, SINFONI und NACO am Very Large Telescope (VLT) der ESO konnten Astronomen einen dieser Sterne mit dem Namen S2 verfolgen, als er im Mai 2018 das Schwarze Loch passierte. Das Team verglich die Positions- und Geschwindigkeitsmessungen von GRAVITY und SINFONI sowie fr\u00fchere Beobachtungen von S2 mit anderen Instrumenten mit den Vorhersagen der Newtonschen Gravitation, der Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie und anderen Gravitationstheorien.\"\"<\/p>\n

S2 umkreist das Schwarze Loch einmal in 16 Jahren auf einer hochexzentrischen Umlaufbahn, die ihn auf 20 Milliarden Kilometer – 120 mal die Entfernung von der Erde zur Sonne oder etwa vier mal die Entfernung von der Sonne zum Neptun – an seinem n\u00e4chstgelegenen Punkt zum Schwarzen Loch heranbringt. Dieser Abstand entspricht etwa dem 1.500-fachen des Schwarzschildradius des Schwarzen Lochs selbst.<\/p>\n

Gravitationsrotverschiebung<\/h4>\n

Die neuen Ergebnisse passen nicht zu den Newtonschen Vorhersagen, daf\u00fcr aber perfekt zu den Vorhersagen der allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie. \u201eIn Newton’s Universum gibt es keine Gravitationsrotverschiebung. Es ist ein relativistischer Effekt\u201c, erkl\u00e4rt Stefan Gillesen vom Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics<\/a>.<\/p>\n

Die neuen Messungen zeigen aber deutlich einen Effekt, der als Gravitationsrotverschiebung bezeichnet wird. \u201eLicht, das sich aus einem Gravitationsfeld herausbewegt, wird in der ART rotverschoben. Das gilt f\u00fcr Licht, das wir von der Erde nach oben schicken, genau so wie f\u00fcr Licht, das einen Stern verl\u00e4sst – die Schwerkraft des K\u00f6rpers wirkt sich also auf die Lichtfarbe aus, die man weit entfernt sieht, die Wellenl\u00e4nge wird vergr\u00f6\u00dfert\u201c, f\u00fchrt Gillesen aus.<\/p>\n

\u201eBei S2 haben wir zwei Spieler: Den Stern, und das Schwarze Loch. Der Stern leuchtet, und sein Licht muss also erst einmal den Stern verlassen, und dann noch das Schwerkraftfeld des Schwarzen Lochs. Die Schwerkraft des Sterns selbst f\u00fchrt nur zu einem minimalen Effekt, der nicht beobachtbar ist. Aber die Schwerkraft des Schwarzen Lochs macht sich beobachtbar bemerkbar. Die Wellenl\u00e4nge verschiebt sich um 0.07% – nicht gerade dramatisch, aber beobachtbar.\u201c\"Relativit\u00e4tstheorie\"<\/p>\n

Diese \u00c4nderung der Wellenl\u00e4nge des Lichts von S2 stimmt genau mit der von Einsteins Allgemeiner Relativit\u00e4tstheorie vorhergesagten \u00fcberein, als endg\u00fcltigen Beweis f\u00fcr die Richtigkeit der ART k\u00f6nne man aber auch diese Erkenntnisse noch nicht bezeichnen, betont Gillesen.<\/p>\n

\u201eWissenschaft funktioniert ja \u00fcber Tests. Man kann eigentlich nie beweisen, dass etwas stimmt – denn vielleicht findet in der Zkunuft ja jemand einmal doch eine Ungereimtheit. Man kann aber testen, sprich pr\u00fcfen, ob die Theorie mit den Beobachtungen \u00fcbereinstimmt. Wenn ja, kann man einen Haken setzen, und sich einem n\u00e4chsten Test zuwenden. Wenn nein, dann ist man wom\u00f6glch in der Lage, die Theorie als falsch zur\u00fcckzuweisen\u201c, sagt er. \u201eWir konnten also hier einen weiteren Haken setzen: Die ART hat auch in diesem Fall gestimmt. Es war das erste Mal, dass die Rotverschiebung direkt bei so einem schweren K\u00f6rper (4 Millionen Sonnenmassen) und so einem starken Gravitationsfeld nachgewiesen wurde.\u201c<\/p>\n

Fran\u00e7oise Delplancke, Leiterin der Abteilung Systemtechnik bei der ESO, erl\u00e4utert die Bedeutung der Beobachtungen: \u201eHier im Sonnensystem k\u00f6nnen wir die Gesetze der Physik nur unter bestimmten Umst\u00e4nden testen. Deshalb ist es in der Astronomie sehr wichtig zu \u00fcberpr\u00fcfen, ob diese Gesetze noch g\u00fcltig sind, wenn die Gravitationsfelder sehr viel st\u00e4rker sind.\u201c<\/p>\n

Weitere Beobachtungen d\u00fcrften sehr bald einen weiteren relativistischen Effekt zeigen \u2013 eine kleine Rotation der Sternumlaufbahn, die als Schwarzschild-Pr\u00e4zession bezeichnet wird \u2013 wenn sich S2 vom Schwarzen Loch entfernt, glaubt man bei der ESO.<\/p>\n

Zeitreisen<\/h4>\n

Wer nun aber glaubt, durch die neuen Messungen gebe es auch Hinweise, dass Zeitreisen m\u00f6glich w\u00e4ren, wenn man nur schnell genug ist, wie Einstein es bereits 1905 in seiner speziellen Relativit\u00e4tstheorie beschrieben hat, wird jedoch entt\u00e4uscht.<\/p>\n

\u201eNein, als Hinweis auf Zeitreisen kann man das nicht werten. Der Effekt mit der Geschwindigkeit, den Sie ansprechen, ist einer der speziellen Relativit\u00e4tstheorie\u201c, sagt Gillesen. \u201eAber diese Theorie ist schon so konstruiert, dass man niemals Information aus der Zukunft bekommen kann, oder andersherum, dass man Dinge in der Vergangenheit manipulieren kann. Solche Zeitreisen sind unm\u00f6glich.\u201c<\/p>\n

\u201eWas man immer mal wieder als Spekulation liest, sind Zeitreisen im Rahmen der allgemeinen RT. Man k\u00f6nnte sich Wurml\u00f6cher vorstellen, die Raumzeitbereiche im Universum miteinander verbinden. Das ist wohl in den Gleichungen m\u00f6glich, aber es gibt nirgendwo einen Hinweis darauf, dass man solche Objekte tats\u00e4chlich im Universum hat\u201c, erkl\u00e4rt er weiter. \u201eUnd es w\u00fcrde ja auch unser grundlegendes Verst\u00e4ndnis verletzen, dass die Ursache der Wirkung vorhergehen muss. Sonst kommt man in die logische Falle, dass man bei einer Zeitreise ja seine Eltern t\u00f6ten k\u00f6nnte, vor der eigenen Geburt. Dann w\u00fcrde man also gar nicht geboren. Aber dann w\u00fcrde man auch keine Zeitreise unternehmen k\u00f6nnen, und die Eltern w\u00fcrden nicht get\u00f6tet. Aber dann, wiederum, w\u00fcrde man ja geboren werden \u2026”<\/p>\n

Die Messungen wurden von einem internationalen Team unter der Leitung von Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut f\u00fcr extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei M\u00fcnchen zusammen mit Mitarbeitern aus aller Welt \u2013 am Observatoire de Paris-PSL, der Universit\u00e9 Grenoble Alpes, dem CNRS, dem Max-Planck-Institut f\u00fcr Astronomie (MPIA), der Universit\u00e4t zu K\u00f6ln, dem portugiesischen CENTRA \u2013 Centro de Astro\ufb01sica e Gravita\u00e7\u00e3o und der ESO durchgef\u00fchrt und sind der H\u00f6hepunkt einer 26-j\u00e4hrigen Serie von immer genaueren Beobachtungen des Zentrums der Milchstra\u00dfe mit ESO-Instrumenten.<\/p>\n