Allgemeine Relativitätstheorie um ein supermassereiches Schwarzes Loch bestätigt

Zum ersten Mal haben Astronomen Einsteins jahrhundertealte allgemeine Relativitätstheorie durch die Beobachtung von Vorgängen in der Nähe eines Schwarzen Lochs bestätigt. Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile beobachtete ein internationales Team professioneller Himmelsbeobachter, wie ein Stern vorbeizog das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße und beobachtete die Wirkung, die das extreme Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs auf das des Sterns hatte Bewegung.

Die Beobachtung war der Höhepunkt eines 26-jährigen Projekts, bei dem einige der leistungsstärksten astronomischen Instrumente der Erde genau zur richtigen Zeit auf den richtigen Ort gerichtet wurden.

„Da dies das erste Mal war, dass eine so enge Passage mit sehr hoher Präzision beobachtet werden konnte, und da ein solches Ereignis nur alle 16 Jahre auftritt, kann man sich vorstellen, dass wir sehr aufgeregt waren.“ Ich freue mich darauf, zu sehen, wie sich dies vor unseren Augen abspielt“, sagte Stefan Gillessen, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, der an der Studie gearbeitet hat, gegenüber Digital Trends.

Ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet sich im Zentrum der Galaxie, etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist ein relativ enger Nachbar, Millionen Lichtjahre näher andere Schwarze Löcher ähnlicher Größe. Indem sie die hochempfindlichen Instrumente des VLT auf das galaktische Zentrum richteten, konnten Astronomen „einzelne Sterne um das Schwarze Loch tanzen sehen“, sagte Gillessen. „Es ist ein wunderbares System, das detaillierte Einblicke in die Bewegungen von Sternen unter dem Einfluss eines solchen Schwerkraftmonsters bietet.“

Mit diesen Instrumenten beobachteten die Astronomen, dass ein Stern namens S2 einen als Gravitationsrotverschiebung bekannten Effekt erfährt, der bedeutet, dass das Licht des Sterns zu längeren Wellenlängen gestreckt wird.

„Licht spürt ein Gravitationsfeld, ganz ähnlich wie ein Stein“, sagte Gillessen. „Wenn man es hochwirft, verliert es Energie, wird langsamer und fällt schließlich auf die Erde zurück. Licht, das sich entgegen der Schwerkraft nach außen bewegt, verliert ebenfalls Energie, kann jedoch nicht langsamer werden – es bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit –, kann aber seine Wellenlänge und seine Farbe ändern. Licht wird rötlicher, wenn es nach außen wandert.

„Der Effekt ist bedeutsam zu beobachten, da er als Folge der allgemeinen Relativitätstheorie auftritt“, fügte er hinzu. „Newton hätte nicht vorhergesehen, dass dies geschieht.“

Diese Studie stellt das erste Mal dar, dass Astronomen diese gravitative Rotverschiebung durch die Beobachtung eines Schwarzen Lochs bestätigt haben. Obwohl in der Vergangenheit ähnliche Beobachtungen gemacht wurden, fehlten früheren Studien die Präzisionsinstrumente des heutigen VLT. Gillessen sagte, dass sie dieses S2 weiterhin beobachten werden, in der Hoffnung, andere relativistische Effekte zu entdecken.

Ein Papier, das die Forschung detailliert beschreibt wurde letzten Monat in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht.

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