Washington – Die Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919 bestätigte in der Praxis erstmals, was vier Jahre zuvor Albert Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) vorausgesagt hatte. Durch die Eklipse konnten Sterne in der Nähe der Sonne beobachtet werden, die gegenüber ihrer "normalen" Position ein wenig verschoben erschienen. Die Ursache dieses Phänomens liegt im Gravitationsfeld der Sonne begründet, das die entsprechenden Lichtstrahlen gekrümmt hat.

Seither hat Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie bereits mehrfach umfassende Härtetests bestanden. Nun bestätigten Astromomen die ART selbst unter den extremen Bedingungen im Umfeld eines supermassereichen Schwarzen Lochs, wie ein US-Team im Fachblatt "Science" berichtet.

Sterne im Rotlicht

Die Wissenschafter um Andrea Ghez von der Universität von Kalifornien in Los Angeles beobachten seit 24 Jahren einen Stern, der eng um das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße kreist. Dabei konnten sie jetzt die sogenannte Gravitationsrotverschiebung nachweisen: Das Schwarze Loch macht durch seine extreme Schwerkraft das Sternenlicht rötlicher.

"Wir haben uns gefragt, wie sich die Schwerkraft nahe einem supermassereichen Schwarzen Loch verhält, und ob Einsteins Theorie uns die ganze Geschichte erzählt", erläuterte Ghez. Das Schwarze Loch im Herzen unserer Milchstraße besitzt die Masse von ungefähr vier Millionen Sonnen. Im vergangenen Jahr verfolgten die Forscher, wie ein Stern mit der Bezeichnung S0-2 mit 26 Millionen Kilometern pro Stunde durch den Punkt der größten Annäherung an das Schwarze Loch fegte, das er einmal alle 16 Jahre umrundet. "Unsere Beobachtungen sind konsistent mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie", berichtete Ghez.

ART unter Extrembedingungen

Während die Allgemeine Relativitätstheorie bereits viele Tests in vergleichsweise schwachen Gravitationsfeldern bestanden hat, war sie im vergangenen Jahr von einer anderen Gruppe erstmals unter den Extrembedingungen in der Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs der Milchstraße getestet worden – ebenfalls mit Erfolg. Das Team um Ghez konnten nun nicht nur das bisher präziseste Bewegungsbild des Sterns an dem Schwerkraftmonster in drei Dimensionen gewinnen, sondern bestätigte mit anderen Instrumenten bei ihm zusätzlich die Gravitationsrotverschiebung, ein charakteristisches Merkmal der Allgemeinen Relativitätstheorie. Laut Einstein muss das Licht gegen die gigantische Gravitation in der Nähe eines Schwarzen Lochs extra Arbeit leisten. Seine Wellenlänge verschiebt sich dadurch in Richtung Rot. Genau das haben die Forscher nun beobachtet.

"Einstein hat Recht, jedenfalls für den Moment", kommentierte Ghez. "Allerdings zeigt seine Theorie definitiv Verwundbarkeit. Sie kann die Schwerkraft in einem Schwarzen Loch nicht völlig erklären, und irgendwann werden wir uns zu einer umfassenderen Theorie der Gravitation jenseits von Einsteins Theorie bewegen müssen, die erklärt, was ein Schwarzes Loch ist." (red, APA, 26.7.2019)