Es ist schon fast hundert Jahre her, als Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie vorstellte. Einer der zentralen Punkte darin ist, dass der Physiker die Gravitation als Krümmung der Raumzeit erklärte. Große Massen verbiegen demnach Raum und Zeit in ihrer Umgebung, die vier Dimensionen der Raumzeit.
Astronomen haben die von Einstein beschriebene Raumzeit-Krümmung nun an einem Neutronenstern beobachtet, als sie Daten von Röntgenteleskopen auswerteten, um die Eigenschaften der hochdichten Himmelskörper zu untersuchen. Neutronensterne sind finstere Winzlinge, die nur wenige Dutzend Kilometer groß, aber deutlich schwerer als unsere Sonne sind. Neutronensterne entstehen, wenn ein großer Stern kollabiert und in einer Supernova seine Außenhülle ins All schleudert. Übrig bleibt der heiße Kern, der durch den Zusammensturz extrem verdichtet wird.
Edward Cackett und Jon Miller von der University of Michigan studierten die Spektrallinien von heißen Eisenatomen, die in einer Scheibe kurz über der Oberfläche von Neutronensternen um diese kreisen - und zwar fast halb so schnell wie das Licht. Sie nutzten Daten des japanisch-amerikanischen Röntgensatelliten "Suzaku", die von drei verschiedenen Neutronensternen stammten.
Die beiden Forscher konnten nachweisen, dass die Spektrallinien infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der sich die Atome bewegen, asymmetrisch verbreitert sind. Das Verschmieren der Eisenlinie erklären Cackett und Miller mit dem Doppler-Effekt und Einsteins Relativitätstheorie. Die Krümmung der Raumzeit verschiebe die Eisenlinie hin zu größeren Wellenlängen, schreiben die Wissenschaftler in ihrem Artikel, den sie beim Fachblatt "Astrophysical Journal Letters" eingereicht haben.
Die von den Forschern beim Neutronenstern Serpens X-1 beobachtete Eisenlinie ist nahezu identisch mit jener, die ein anderes Forscherteam mit dem europäischen Röntgenteleskop "XMM-Newton" regisitriert hatte. Aus den Messungen konnten die Forscher auch schließen, wie groß der Durchmesser des Neutronensterns ist, denn die Atome rasen in der sogenannten Akkretionsscheibe um den extrem verdichteten Stern. Die Scheibe befördert von der Schwerkraft eingefangene Materie nach innen zum Stern.
"Weil der innere Teil der Scheibe nicht unterhalb der Oberfläche des Neutronensterns liegen kann, liefern unsere Messungen auch den maximal möglichen Durchmesser des Sterns", sagte Cacket. Der Neutronenstern könne kaum größer sein als 29 bis 32 Kilometer, diese Werte stimmten mit anderen Werten überein, die Astronomen mit anderen Methoden ermittelt hätten.
Die Messung relativistischer Eisenlinien sei eine neue Technik, um Neutronensterne zu untersuchen, sagte Miller. "Es ist sehr schwierig, Masse und Durchmesser eines Neutronensterns zu messen, deshalb brauchen wir verschiedene Verfahren, die wir parallel nutzen."
hda
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