Raumkrümmung in einem Doppelsternsystem nachgewiesen - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Raumkrümmung in einem Doppelsternsystem nachgewiesen

Durch präzise Messungen der Radiostrahlung eines Pulsars in einem Doppelsternsystem konnten australische Astronomen die von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagte Krümmung des Raumes nachweisen. Sie schildern ihr Ergebnis im Fachmagazin Nature.

Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, die ein starkes Magnetfeld haben. Das Magnetfeld zwingt den größten Teil der von dem Stern abgegebenen Strahlung dazu, den Pulsar am magnetischen Nord- oder Südpol zu verlassen. Da die Achse des Magnetfeldes in der Regel nicht mit der Rotationsachse des Sterns übereinstimmt, ruft dies bei Beobachtern einen „Leuchtturmeffekt“ hervor: Es sieht so aus, als ob der Stern dauernd ein- und ausgeschaltet würde. Pulsare, die von einem zweiten Stern umkreist werden, eignen sich besonders gut zum Test der Allgemeinen Relativitätstheorie, weil ihre Rotationsperioden extrem gleichförmig sind.

Trotzdem ist es äußerst schwierig, die sehr kleinen Effekte der Relativitätstheorie auf die Strahlung nachzuweisen. Willem van Straten von der Swinburne University of Technology in Australien und seine Kollegen haben sich auf die Messung des Shapiro-Effektes konzentriert. Dieser Effekt entsteht, wenn der zweite Stern des Doppelsternsystems sich zwischen dem Pulsar und den Beobachtern auf der Erde befindet. Die Masse des zweiten Sterns krümmt den Raum. Dadurch muss die Strahlung einen kleinen Umweg durchlaufen und kommt entsprechend verzögert auf der Erde an.

Den Forschern gelang es, diesen extrem kleinen Effekt durch einen Trick nachzuweisen. Weil die Auflösung von Radioteleskopen dazu nicht ausreicht, nutzten sie die Bewegung der Erde um die Sonne für ihre Messung aus. Indem sie ihre Beobachtungen im Abstand von einem halben Jahr wiederholten, konnten sie das Doppelsternsystem ein wenig „von der Seite“ beobachten, weil die Erde sich ein halbes Jahr später auf der anderen Seite der Sonne befindet. Dies ermöglichte ihnen die räumliche Ausmessung des Doppelsternsystems und schließlich den Nachweis des vorausgesagten Shapiro-Effektes.

Zudem konnten die Astronomen die Massen der beiden Sterne bestimmen. Für den Pulsar fanden sie eine Masse von anderthalb Sonnenmassen. Sein Begleiter „wiegt“ ein Viertel der Sonnenmasse.

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Das beobachtete Doppelsternsystem trägt den Namen PSR J0437-4715. Seine Entfernung von der Erde beträgt 450 Lichtjahre.

Eine Animation eines drehenden Pulsars sehen Sie hier.

Axel Tillemans
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