Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie 14 Jahre lang durch das Starren auf einen toten Stern bestätigt

Indem sie einen 25.000 Lichtjahre entfernten Pulsar 14 Jahre lang studiert haben, haben die Wissenschaftler einmal mehr bewiesen, dass das Genie Recht hatte.

Stern in der Galaxie
Einsteins Relativitätstheorie durch Beobachtung eines toten Sternes bewiesen

Astronomen haben die Beobachtungen an einem toten Stern verwendet, um Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie noch einmal zu bestätigen.

Indem sie PSR J1906+0746, einen 25.000 Lichtjahre entfernten Pulsar, 14 Jahre lang studiert haben, haben die Wissenschaftler einmal mehr bewiesen, dass das Genie Recht hatte.

Finden der Präzession

Genauer gesagt, was sie auf dem toten Stern beobachtet haben, ist die Präzession. Dies ist ein von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagtes Phänomen, das bisher nur in sehr wenigen Pulsaren gefunden wurde.

Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, die von ihren Magnetpolen helle Radiowellen aussenden. Sie sind beeindruckend präzise, mit Rotationen, die bis in den Millisekundenbereich vorhergesagt werden können.

Wo sie derzeit am nützlichsten sind, sind Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie. Gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie sollten Pulsare in binären Systemen eine leichte axiale Schwankung aufweisen, die als axiale Präzession bezeichnet wird.

„PSR J1906+0746 ist ein einzigartiges Labor, in dem wir gleichzeitig die Radiopulsar-Emissionsphysik einschränken und Einsteins allgemeine Relativitätstheorie testen können“, sagte Gregory Desvignes vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, der Erstautor der Studie.

„Binäre Pulsare werden von der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) beeinflusst, was dazu führt, dass die Spinachse jedes Pulsars präzediert“, so die Arbeit des Forschers. Da der Pulsar auf seiner Achse wackelt, sollte es einfach sein, Änderungen in seinem Pulsprofil zu erkennen.

Als PSR J1906+0746 2004 zum ersten Mal entdeckt wurde, stellte man fest, dass es zwei verschiedene polarisierte Emissionen pro Rotation aufweist. Die vom Radioteleskop des Parkes-Observatoriums gesammelten Archivdaten zeigten jedoch nur einen Strahl.

Zwei Balken

Im Jahr 2005 begannen die Astronomen dann, den Stern zu beobachten, um zu sehen, was mit seinen Strahlen geschah. Was sie sahen, waren beide Strahlen pro Umdrehung, die 2004 entdeckt worden waren, aber der Strahl vom Nordpol des Sterns wurde schwächer, bis er 2016 vollständig verschwand.

Die Forscher wandten dann ein 50 Jahre altes Modell auf die detaillierte Untersuchung der Polarisationsinformationen an und sagten voraus, dass die Polarisationseigenschaften Informationen über die Geometrie des Pulsars kodierten. Die Pulsardaten validierten das Modell und fanden die Präzessionsrate mit einem Unsicherheitsgrad von nur 5%.

Dieser Wert stimmte mit der Vorhersage der Einsteinschen Theorie überein. „Pulsare können Tests der Schwerkraft liefern, die auf keine andere Weise durchgeführt werden können“, fügte Ingrid Stairs von der University of British Columbia in Vancouver, eine Mitautorin der Studie, hinzu. „Dies ist ein weiteres schönes Beispiel für einen solchen Test.

Am Ende ist das Team der Meinung, dass 14 Jahre Forschung die Mühe wert waren.

„Das Experiment hat lange gedauert“, schloss Michael Kramer, Direktor und Leiter der Forschungsabteilung „Fundamental Physics in Radio Astronomy“ am MPIfR.

„Heutzutage müssen leider oft schnelle und schnelle Ergebnisse erzielt werden, während dieser Pulsar uns so viel lehrt. Geduld und Fleiß haben sich wirklich ausgezahlt“.