Erde verbiegt Raumzeit

Satellit bestätigt Einsteins Relativitätstheorie

- Die Relativitätstheorie von Albert Einstein konnte mithilfe eines Satelliten erneut bestätigt werden: Mit präziserer Genauigkeit hat der Nasa-Satellit „Gravity Probe B“ die beiden Effekte bestätigt, dass die Erde die Raumzeit um sie herum verbiegt und hinter sich herzieht.

Einstein hatte wieder einmal Recht: Die Erde verbiegt mit ihrer Masse die Raumzeit. Das hat der Nasa-Satellit „GravityProbeB“ nachgewiesen und damit zwei Vorhersagen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie mit bislang unerreichter Genauigkeit bestätigt. Die US-Raumfahrtbehörde in Washington sprach am Mittwoch (Ortszeit) von einem „historischen Ergebnis“.

Gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie dellen große Massen die Raumzeit ein - etwa wie ein Basketball eine Kuhle in ein aufgespanntes Bettlaken drückt oder wie ein sitzender Mensch in das Sprungtuch eines Trampolins sinkt. Außerdem zieht die Erde, während sie sich um sich selbst dreht, die Raumzeit mit sich - so wie ein sich drehender Löffel in einem Glas Sirup. „Stellen Sie sich vor, die Erde wäre in Honig getunkt“, erläuterte der Chefwissenschaftler der Satellitenmission, Francis Everitt von der Universität Stanford. „Während der Planet sich dreht, würde der Honig um sie herum mitwirbeln - und mit Raum und Zeit ist es dasselbe.“

Diese Effekte sind winzig, aber messbar. Dafür war allerdings enormer Aufwand nötig. An der Mission „GravityProbeB“ wurde seit 1963 gearbeitet. Unter anderem wurden für sie die genauesten Kugeln hergestellt, die der Mensch je geschaffen hat. Diese vier Quarz-Silizium-Bälle sind das Herzstück der Mission. Sie haben einen Durchmesser von knapp vier Zentimetern und weichen nirgends mehr als 40 Atomlagen von der perfekten Kugelform ab.

Die Kugeln dienten als Kreisel, deren Drehachse exakt auf den Stern IM Pegasi im Sternbild Pegasus ausgerichtet wurde, nachdem der Satellit 2004 in den Erdorbit geschossen worden war. Ohne die Effekte der Relativitätstheorie würden die Drehachsen unverändert exakt auf den angepeilten Stern zeigen. Während der Satellit die Erde über die Pole umkreiste, wanderte die Drehachse jedoch leicht - exakt so, wie die Theorie voraussagt.

Nach einem Jahr Flugzeit wichen die Kreiselachsen um rund ein Neunzigtausendstel Grad von der ursprünglichen Richtung ab. Um diese winzige Abweichung zu messen, ohne die Kugeln zu berühren, musste eine ganz neue Technik entwickelt werden. Mit ihr ließe sich die Dicke eines Blatts Papier noch aus mehr als 150 Kilometern Entfernung messen, wie die Nasa betont.

Rund ein Jahr dauerte die Messzeit von „GravityProbeB“, fast fünf Jahre die Datenauswertung. Sie bestätigen die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie triumphal.

Zwar wurden beide Effekte - der sogenannte geodätische (die „Delle“ in der Raumzeit) und der Lense-Thirring-Effekt (die mitwirbelnde Raumzeit) - bereits früher beobachtet, unter anderem bei Schwarzen Löchern. Aber die Resultate von „GravityProbeB“, die im Fachblatt „Physical Review Letters“ erscheinen sollen, spiegeln die theoretischen Vorhersagen so genau wider, dass sie nach Meinung der Nasa Eingang in die Lehrbücher finden werden.

„Die Ergebnisse dieser Mission werden Langzeitfolgen für die Arbeit theoretischer Physiker haben“, betonte der Astrophysiker Bill Danchi aus der Nasa-Zentrale. „Jeder künftige Zweifel an Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie muss präzisere Messungen anstreben als die bemerkenswerte Leistung, die „GravityProbeB“ erreicht hat.“

dpa

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