Extreme Bedingungen: Einsteins Relativitätstheorie besteht Test mit Doppelpulsaren

Als Albert Einstein im Jahr 1915 die Allgemeine Relativitätstheorie postulierte, konnte diese nur schwer überprüft werden. Denn es fehlte schlicht an der nötigen Technologie. Im Laufe der Jahre wurden zwar immer neue Experimente möglich. Das Ergebnis aber blieb stets das gleiche: Die Annahmen von Einstein bewahrheiteten sich. Dies gilt bis heute. Trotzdem sind Physiker in aller Welt noch immer auf der Suche nach Abweichungen. Denn es gibt Phänomene – etwa die Expansion des Weltalls und die Dunkle Materie – die sich nicht durch die Allgemeine Relativitätstheorie erklären lassen. Forscher am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn haben daher nun ein sechzehn Jahre andauerndes Experiment durchgeführt, an dem sieben Radioteleskope aus aller Welt beteiligt waren. Im Mittelpunkt der Experimente stand ein ganz besonderes Sternensystem: Der Doppelpulsar PSR J0737-3039 A/B. Dabei handelt es sich um zwei Neutronensterne, die starke Radiowellen ausstrahlen.

Die Messungen erreichten eine nie zuvor gesehene Genauigkeit

Die beiden Sterne sind zudem nur rund 24 Kilometer groß, gleichzeitig aber massenreicher als die Sonne. Hinzu kommt ein doppelter Bewegungsmechanismus. So umkreisen sich die Pulsare nicht nur gegenseitig, sondern drehen sich auch noch um die eigene Achse. Eine solche enorme Masse auf so engem Raum, die zudem auch noch konstant in Bewegung ist, wurde bisher nur hier beobachtet. Diese extremen Bedingungen ermöglichten es zudem, gleich sieben Annahmen aus Albert Einsteins Relativitätstheorie in nie zuvor erreichter Genauigkeit zu überprüfen. Eine gewisse Abweichung hätte niemanden wirklich überraschen dürfen. Denn als Einstein seine Ideen entwickelte, waren solche Typen von Sternen noch völlig unbekannt. Dennoch fügt sich auch der Doppelpulsar in das Theoriegebilde nahtlos ein. Die auf Basis von Einsteins Relativitätstheorie getroffenen Annahmen bestätigten sich bei den durchgeführten Messungen mit einer Exaktheit von mehr als 99,99 Prozent.

Alternative Theoriemodelle müssen noch einmal angeschaut werden

Überprüft wurde unter anderem der Energieverlust durch Gravitationswellen, die gravitationsbedingte Zeitdehnung, die Shapiro-Verzögerung sowie verschiedene Auswirkungen der Gravitation auf das Licht. Nachgewiesen werden konnte zudem, wie viel Masse der schnell rotierende Pulsar durch die elektromagnetische Strahlung verliert. Auch hier erwies sich Einsteins berühmte Formel E = mc² noch als absolut zeitgemäß. Alles in allem lässt sich also sagen, dass die Annahmen des berühmten Physikers auch die bisher genauesten und umfassendsten Tests bestanden haben. Dies bedeutet aber auch: Alternative Theorien, die zumeist Abweichungen von der Relativitätstheorie unter extremen Bedingungen postulierten, müssen teilweise noch einmal überarbeitet werden. Das Ende der Geschichte ist damit aber noch nicht erreicht. Denn die beteiligten Physiker haben bereits angekündigt, weiter nach Abweichungen suchen zu wollen, um irgendwann auch bisher unerklärliche Phänomene erklären zu können.

Via: MPIFR Bonn