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Einsteins Relativitätstheorie: Astronomen wiegen Stern dank Gravitationslinse

Beobachtete Gravitationslinsen – massereiche Objekte, die das Licht biegen – waren bislang vor allem richtig schwere Objekte. Nun konnten Astronomen erstmals einen einzelnen Stern dabei beobachten, wie er Licht biegt. Damit bestimmten sie seine Masse.

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Einsteins Relatvitätstheorie: Astronomen wiegen Stern dank Gravitationslinse

Der Gravitatationslinseneffekt bei einem Stern

(Bild: NASA, ESA, and A. Feild (STScI))

Astronomen haben erstmals den von Albert Einstein vorhergesagten Effekt der Gravitationslinsen angewandt, um die Masse eines einzelnen Sterns zu messen. Weil es sich dabei um einen Weißen Zwerg in unserer astronomischen Nachbarschaft handelte, konnten sie gleich noch einen alten Streit beenden, berichten sie im Fachmagazin Science. Der 18 Lichtjahre von uns entfernte Weiße Zwerg Stein 2051 B hat demnach 0,675 Sonnenmassen. Das entspricht demnach ziemlich genau dem, was aufgrund von dessen Größe, Temperatur und Licht vorhergesagt worden war. Mithilfe einer anderen Methode waren aber lange 0,5 Sonnenmassen errechnet worden. Das habe sich nun als falsch herausgestellt.

Der Transit von Stein 2051 B

(Bild: NASA, ESA, and K. Sahu (STScI))

Für ihre Untersuchung nutzten die Astronomen die in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Gravitationslinsen. Massereiche Objekte biegen demnach quasi Lichtstrahlen, so dass die Objekte, die diese ausgesendet haben, für Beobachter hinter der Gravitationslinse an anderer Stelle erscheinen, als sie sich tatsächlich befinden. Dieser Effekt konnte schon bald für die Sonne nachgewiesen werden, was enorm zum Erfolg der Relativitätstheorie beitrug. Seitdem haben Astronomen unzählige Gravitationslinsen beobachtet, mussten sich aber auf extrem massereiche Objekte wie Schwarze Löcher oder Galaxien beschränken. Erst jetzt konnten sie den Effekt nutzen, um die Masse eines einzelnen Sterns zu messen.

Für ihre Messung mussten die Astronomen zuerst einen Stern finden, der zu einem weiter entfernten Stern genau die richtige Position einnehmen würde. Das traf auf Stein 2051 B zu, der im März 2014 genau vor einem weiteren Stern entlang glitt. Dann konnten mit dem Weltraumteleskop Hubble minimale scheinbare Positionsänderungen des hinteren Sterns beobachtet werden. Der änderte seine Position demnach um 2 Millibogensekunden – das entspreche etwa der Bewegung einer Ameise auf einer Oberfläche in 2400 Kilometern Entfernung. Anhand dessen konnten sie demnach die Masse des Weißen Zwergs berechnen, der das Licht gebogen hatte. Gegenwärtig könne man das nicht für viele Sterne wiederholen, aber wenn der zweite Sternenkatalog der ESA-Sonde Gaia fertig sei, würden wahrscheinlich viel mehr Beobachtungsziele gefunden. (mho)

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