Visualisierung des Sterns S0-2 zeigt, wie er sich an einem supermassiven Schwarzen Loch im galaktischen Zentrum vorbei bewegt: Wissenschaftler von der Universität von Kalifornien in Los Angeles beobachten seit 24 Jahren einen Stern, der eng um das gigantische Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße kreist. Dabei konnten sie jetzt die Gravitationsrotverschiebung nachweisen: Das Schwarze Loch macht durch seine extreme Schwerkraft das Sternenlicht rötlicher. Foto: Nicole R. Fuller/National Science Foundation/dpa

Mit immer ausgefuchsteren Methoden prüfen Forscher Einsteins Relativitätstheorie: Und sie kommen immer zu dem gleichen Ergebnis. Der weltberühmte Physiker hatte Recht.

Washington - Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie hat den nach Forscherangaben bislang umfassendsten Härtetest bestanden: Selbst unter den extremen Bedingungen im Umfeld eines supermassereichen Schwarzen Lochs behält die Theorie ihre volle Gültigkeit, wie ein US-Team im Fachblatt „Science“ berichtet.

Die Wissenschaftler um Andrea Ghez von der Universität von Kalifornien in Los Angeles beobachten seit 24 Jahren einen Stern, der eng um das gigantische Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße kreist. Dabei konnten sie jetzt die sogenannte Gravitationsrotverschiebung nachweisen: Das Schwarze Loch macht durch seine extreme Schwerkraft das Sternenlicht rötlicher.

Schwarzes Loch im Herzen der Milchstraße

„Wir haben uns gefragt, wie sich die Schwerkraft nahe einem supermassereichen Schwarzen Loch verhält, und ob Einsteins Theorie uns die ganze Geschichte erzählt“, erläutert Ghez in einer Mitteilung ihrer Universität. Das Schwarze Loch im Herzen unserer Milchstraße besitzt die Masse von ungefähr vier Millionen Sonnen.

Im vergangenen Jahr verfolgten die Forscher, wie der Stern mit der Bezeichnung S0-2 mit 26 Millionen Kilometern pro Stunde durch den Punkt der größten Annäherung an das Schwarze Loch fegte, das er einmal alle 16 Jahre umrundet. „Unsere Beobachtungen sind konsistent mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie“, berichtet Ghez.

Schwerstarbeit für das Licht

Während die Allgemeine Relativitätstheorie bereits viele Tests in vergleichsweise schwachen Gravitationsfeldern bestanden hat, war sie im vergangenen Jahr von einer anderen Gruppe erstmals unter den Extrembedingungen in der Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs der Milchstraße getestet worden – ebenfalls mit Erfolg.

Das Team um Ghez konnten nun nicht nur das bislang präziseste Bewegungsbild des Sterns an dem Schwerkraftmonster in drei Dimensionen gewinnen, sondern entdeckte bei ihm zusätzlich die Gravitationsrotverschiebung, ein charakteristisches Merkmal der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Laut Einstein muss das Licht nämlich gegen die gigantische Gravitation in der Nähe eines Schwarzen Lochs extra Arbeit leisten. Seine Wellenlänge verschiebt sich dadurch in Richtung Rot. Genau das haben die Forscher nun beobachtet.

„Einstein hat Recht, jedenfalls für den Moment“, kommentiert Ghez. „Allerdings zeigt seine Theorie definitiv Verwundbarkeit. Sie kann die Schwerkraft in einem Schwarzen Loch nicht völlig erklären, und irgendwann werden wir uns zu einer umfassenderen Theorie der Gravitation jenseits von Einsteins Theorie bewegen müssen, die erklärt, was ein Schwarzes Loch ist.“

Massereichste Objekte im Universum

Schwarze Löcher sind eine der Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Einstein vor rund einem Jahrhundert aufgestellt hat. In ihnen ist die Masse von einigen bis mehreren Milliarden Sonnen auf einen Punkt komprimiert.

Durch die immense Gravitation kann aus der direkten Umgebung nicht einmal Licht entkommen, daher der Name. Schwarze Löcher können beispielsweise entstehen, wenn ausgebrannte Riesensterne unter ihrem eigenen Gewicht zusammenstürzen.

Alles Licht wird geschluckt

Ein Schwarzes Loch selbst ist auch für die besten Teleskope unsichtbar. Zeichnungen auf Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie zeigen oft einen schwarzen Kreis mit einem strahlend hellen Ring.

Die Innenseite dieses Rings markiert den sogenannten Ereignishorizont, auf Englisch „Event horizon“, der dem Projekt seinen Namen gab. Er ist der Ort im Umkreis eines Schwarzen Lochs, von dem aus noch Licht entkommen kann. Man fotografiert also nur den strahlend hellen Ring um das Schwarze Loch.

Schwarze Löcher saugen Materie auf

Viele Schwarze Löcher verleiben sich neue Materie ein. Diese Materie fällt aber nicht auf direktem Weg ins Schwarze Loch. Stattdessen sammelt sie sich auf einer immer schneller rotierenden Scheibe – ähnlich wie Wasser in einem Strudel aus der Badewanne fließt.

In dieser sogenannten Akkretionsscheibe wird die Materie durch gegenseitige Reibung Millionen Grad heiß und leuchtet dadurch hell auf, bevor sie im Schlund des Schwerkraftmonsters für immer verschwindet.

Hat Ihnen der Artikel gefallen? Jetzt teilen: