Was sind Gravitationslinsen?


Vor 90 Jahren unternahm Arthur Eddington eine Expedition nach Westafrika, um die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein zu bestätigen. Eddington war natürlich kein Völkerkundler oder Geologe, sondern Astrophysiker und er beobachtete dort am 29. Mai 1919 eine Sonnenfinsternis. Die ermöglichte es ihm, Sterne in der Sonnenumgebung zu fotografieren. Diese Sterne lagen praktisch in der gleichen Blickrichtung wie die Sonne und wurden von ihr normalerweise überstrahlt. Eddington fand dabei den von Einsteins Theorie vorhergesagten Effekt: Die Sterne schienen nicht mehr an ihrer wirklichen Position zu stehen, sondern an einem geringfügig verschobenen Ort. Das Licht der Sterne wurde durch das Gravitationsfeld der Sonne abgelenkt, so dass sie scheinbar etwas weiter von der Sonne entfernt standen.

Die experimentelle Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie

Das Prinzip einer Gravitationslinse. Bild: GFDL

Damit gelang Eddington die erste experimentelle Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie: Ein massereicher Körper, wie zum Beispiel unsere Sonne, krümmt den Raum. Lies hierzu auch die astronomische Frage 17: Wird LISA Einstein Recht geben? Deshalb laufen Lichtstrahlen nicht geradlinig an einer solchen Masse vorbei, sondern werden abgelenkt, ähnlich wie von einer optischen Linse aus Glas.

Gravitationslinsen sind also massereiche Körper – zum Beispiel Sterne, Galaxien oder ganze Galaxienhaufen – die das Licht von hinter ihnen liegenden Objekten ablenken. Je nach Form und Massenverteilung erzeugt die Gravitationslinse dabei Helligkeitsänderungen, Verschiebungen, verzerrte Abbildungen oder Mehrfachbilder des beobachteten Objekts. Umgekehrt lässt die Analyse solcher Bilder Rückschlüsse auf die Form und Masse der Gravitationslinsen zu und ermöglicht die Untersuchung der Massenverteilung im Universum.


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