Begleiter von Schwarzem Loch: Stern ermöglicht Test der Relativitätstheorie

Es ist ein gefährliches Miteinander: Im Zentrum der Milchstraße kreist ein Stern erstaunlich nah um ein riesiges Schwarzes Loch. Die Beobachtung seiner Umlaufbahn soll helfen, Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie in der Praxis zu überprüfen.

Teleskop am Keck-Observatorium: Mit Laser auf Spurensuche im Zentrum der Galaxie Zur Großansicht
Ethan Tweedie Photography

Teleskop am Keck-Observatorium: Mit Laser auf Spurensuche im Zentrum der Galaxie

Im Zentrum der Milchstraße befindet sich ein gigantisches Schwarzes Loch, das rund vier Millionen mal so viel Masse besitzt wie unsere Sonne. Ihm sollte nichts zu nahe kommen, selbst Sterne kann es zerreißen. Jetzt haben Astronomen den bislang engsten Begleiter des Schwarzen Lochs entdeckt. Der Stern mit der Katalognummer S0-102 umkreist es in nur 11,5 Jahren, wie das Team um Andrea Ghez von der University of California in Los Angeles (UCLA) im Fachblatt "Science" berichtet. Die Forscher hatten den Stern mithilfe der beiden 10-Meter-Teleskope am Keck-Observatorium auf Hawaii erspäht.

Der Fund ist nicht nur aus rein astronomischer Sicht spannend. Er ermöglicht es auch, Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie auf eine bisher noch nie realisierte Weise zu testen: Einsteins Theorie besagt, dass Masse Raum und Zeit krümmt. Laut der Theorie müsste das Schwarze Loch mit seiner gigantischen Masse demnach messbar die Raumzeit verbiegen. Nun können die Forscher überprüfen, ob dies auch in der Realität passiert.

Für ihre Messung wollen sie neben S0-102 noch einen weiteren Begleiter des Schwarzen Lochs nutzen: Vor S0-102 war bereits ein Stern mit einer Umlaufzeit von 16 Jahren um das Schwarze Loch entdeckt worden. Er trägt die Katalognummer S0-2. "Der Tango von S0-102 und S0-2 wird erstmals die wahre Geometrie von Raum und Zeit in der Nähe eines Schwarzen Lochs enthüllen", sagt Ghez in einer Mitteilung ihrer Universität. Nur ein Himmelskörper reiche dafür nicht aus.

Auf einer eiförmigen Bahn ums Schwarze Loch

Die Sterne S0-102 und S0-2 umrunden das Schwarze Loch auf eine ähnliche Art, wie auch die Planeten unsere Sonne umkreisen - nur, dass sie auf ihrem Weg einer stark eiförmigen Bahn folgen. So wie die Bewegungen der Planeten vor 300 Jahren ein entscheidender Prüfstein für Isaac Newtons Schwerkrafttheorie waren, erlaube die Bewegung der beiden engen Trabanten um das Schwarze Loch nun einen Test der Allgemeinen Relativitätstheorie, hofft Ghez.

Für ihren Test suchen die Astronomen nach Abweichungen der Sternbahnen von der Ellipsenform. Wenn S0-2 und S0-102 dem Schwarzen Loch am nächsten kommen, sollte ihre Bahn von der Krümmung der Raumzeit durch das Schwarze Loch verändert werden. Für den Test ist allerdings Geduld gefragt, da sich die beiden Sterne nur einmal in 11,5 beziehungsweise 16 Jahren dem Schwarzen Loch stark genug annähern.

Schwarze Löcher entstehen, wenn Sterne kollabieren und ihre Masse sich verdichtet. Sie gehören zu den stärksten Kräften des Universums. Ihre Schwerkraft ist so groß, dass ihnen nicht einmal Licht entkommen kann. "Normale" schwarze Löcher haben nach bisherigen Erkenntnissen im Schnitt die 14- bis 15fache Masse unserer Sonne. Supermassereiche Schwarze Löcher, auch Supermassive Schwarze Löcher genannt, wie jenes im Zentrum der Milchstraße, verfügen hingegen über eine Masse, die um das Millionen- oder gar Milliardenfache höher liegt.

irb/dpa

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insgesamt 138 Beiträge
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1.
ehf 05.10.2012
Zitat von sysopEs ist ein gefährliches Miteinander: Im Zentrum der Milchstraße kreist ein Stern erstaunlich nah um ein riesiges Schwarzes Loch. Die Beobachtung seiner Umlaufbahn soll helfen, Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie in der Praxis zu überprüfen. Relativitätstheorie: Mit Sternen um Schwarzes Loch überprüfen - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/relativitaetstheorie-mit-sternen-um-schwarzes-loch-ueberpruefen-a-859666.html)
Hmm. Das wurde doch schon vor ca 100 Jahren durch Eddington verifiziert, der eigens eine Expedition dafür startete.
2.
Cthulhu1979 05.10.2012
Zitat von ehfHmm. Das wurde doch schon vor ca 100 Jahren durch Eddington verifiziert, der eigens eine Expedition dafür startete.
Auch verifizierte Theorien werden immer wieder getestet, um mit verbesserter Präzision die Grenzen der Theorie auszuloten. Eddingtons Expedition vor 100 Jahren hatte noch nicht die Genauigkeit, die wir heute erreichen können. Außerdem waren seine Messungen auf unser Sonnensystem beschränkt, während die neuen Beobachtungen bei sehr viel stärkerer Raumkrümmung nach Abweichungen suchen. Gerade die allgemeine Relativitätstheorie (ART) lässt sich nicht gut im Labor untersuchen, daher wird jede Möglichkeit im All wahrgenommen, ihre Vorhersagen zu testen. Insbesondere hofft man Abweichungen zu finden, die uns in die richtige Richtung weisen, um die ART mit der Quantenfeldtheorie zu vereinen, da die beiden in ihrer jetztigen Form inkompatibel sind.
3. Schon längst bekannt.
artusdanielhoerfeld 05.10.2012
"Laut der Theorie müsste das Schwarze Loch mit seiner gigantischen Masse demnach messbar die Raumzeit verbiegen. Nun können die Forscher überprüfen, ob dies auch in der Realität passiert." Das Phänomen der stellaren "Gravitationslinse" ist bekanntermaßen ein Resultat von gravitätischen Raum-Zeit-Krümmungen.
4. Es wäre schön...
spiegelleser85 05.10.2012
wenn der Artikel erklären wurde, welchen Vorteil zwei Sterne in der Nähe bieten. Sie werden sicherlich zueinander in Beziehung gesetzt werden. Wie jedoch, darauf geht der Artikel nicht im Geringsten ein. Wie die Ellipsenbahn eines einzelnen Sterns beeinflußt wird, läßt sich bestimmt jederzeit beobachten.
5. Im Physikuntericht nicht aufgepasst?
kioto 05.10.2012
Hallo, Meines Wissens nach gibt es schon länger eine Reihe von Beobachtungen im Experiment und in der Natur, die die Relativitätstheorie und speziell den oben genannten Effekt beweisen. - Änderung von scheinbaren Sternenpositionen durch Lichtbeugung an der Gravitation der Sonne beobachtet bei Sonnenfinsternissen - Epiheldrehung des Merkur - Vergleich der Uhren in Satelitten mit Uhren am Boden - Längere Halbwertszeiten von Teilchen in der Höhenstrahlung und in Beschleunigern - Massenzunahme von Teilchen in Beschleunigern - Existenz von schwarzen Löchern - Lorenz Fritzgerald Experiment Das sind nur die Beweise, die mir spontan einfallen und ich bin kein Physiker.
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