Die Wissenschaftler verglichen die Fallgeschwindigkeiten eines Flaums und eines Neutronensterns, des dichtesten Objekts im Universum, und fanden keinen Unterschied zwischen ihnen, was Einsteins Relativitätstheorie erneut bestätigte. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
„Wenn es einen Unterschied zwischen ihnen gibt, dann sind es nicht mehr als drei Teile pro Million. Jetzt müssen sich Anhänger alternativer Gravitationstheorien in einen noch engeren Wertekorridor begeben, damit ihre Berechnungen mit unseren Beobachtungen übereinstimmen “, sagt Nina Gusinskaya von der Universität Amsterdam (Niederlande).
Gusinskaya und ihre Kollegen führten den strengsten und am weitesten entfernten Test des sogenannten Äquivalenzprinzips durch - eine der Grundlagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.
Dieses Prinzip in seiner allgemeinsten und vereinfachtesten Form besagt, dass Lichtteilchen mit unterschiedlichen Wellenlängen gleichzeitig auf der Erde ankommen müssen, selbst wenn sie auf dem Weg von einem entfernten Stern oder einem anderen Objekt durch starke Gravitationsfelder gegangen sind. Andere Dinge sollten sich ähnlich verhalten, angefangen mit Bällen und Flusen aus den berühmten Experimenten von Galileo bis hin zu Energieklumpen.
Das Äquivalenzprinzip wurde bereits wiederholt mit den Sonden der Schwerkraftsonde A, dem russischen Radioastron und einem Paar europäischer Galileo-Fahrzeuge getestet. Andererseits sind sich die Wissenschaftler noch nicht ganz sicher, ob es in den extremsten Ecken des Weltraums beobachtet wird - in den "Familien" der Neutronensterne oder in der Nähe von Schwarzen Löchern.
Die ersten derartigen Tests wurden durchgeführt, wie das Gusinskaya-Team bereits im Januar dieses Jahres im Rahmen von Beobachtungen des einzigartigen Sternensystems J0337 + 1715 im Sternbild Stier berichtete. Es besteht aus drei "toten Sternen" - einem Pulsar und zwei weißen Zwergen, 4200 Lichtjahre von uns entfernt.
Einer der weißen Zwerge und der Pulsar drehen sich in so geringer Entfernung umeinander, dass sie für uns unsichtbar, aber stark genug Gravitationswellen erzeugen. Die Situation wird noch komplizierter, wenn sich ein zweiter weißer Zwerg in großer Entfernung um die ersten beiden Sterne bewegt.
Eine ähnliche Anordnung dieses Sternensystems ermöglichte es Wissenschaftlern zu überprüfen, ob Einstein Recht hatte, indem er den Pulsar als schweres "Gewicht" und einen der weißen Zwerge als eine Art "Flusen" verwendete. Der zweite Zwerg diente als Anziehungsquelle, die gleichzeitig sowohl das "Gewicht" als auch den "Flaum" anzog.
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Wenn das Äquivalenzprinzip nicht eingehalten wird und Objekte mit einem stärkeren Gravitationsfeld schneller "fallen" als ihre Nachbarn, biegt sich die Umlaufbahn des Pulsars auf eine bestimmte Weise, streckt sich zu einem weiter entfernten weißen Zwerg und bewegt sich mit ihm in einem Kreis. Infolgedessen ändert sich, wann und von welchem Punkt aus sein Funksignal kommt.
Die relativ geringe Entfernung zwischen der Erde und J0337 + 1715 half den Wissenschaftlern, sehr genau zu messen, wie weit diese Impulse verzögert waren und wo sich der Pulsar zu diesem Zeitpunkt befand. Wie Wissenschaftler scherzen, haben sie nach sechsjähriger Beobachtung alle Punkte, an denen solche Ausbrüche auftraten, auswendig gelernt.
Wie die Analyse der Daten zeigte, beeinflussten die "Wanderungen" des zweiten Weißen Zwergs in keiner Weise die Frequenz der Impulse des Pulsars und seiner Umlaufbahn und daher die Fallgeschwindigkeit des "Flaums" und des "Gewichts". Dies spricht erneut für die Richtigkeit von Einstein und das Fehlen würdiger Alternativen zur allgemeinen Relativitätstheorie, schließen Wissenschaftler.