Nach den Gravitationswellen und der relativistischen Kosmologie geht der Nobelpreis innerhalb von vier Jahren zum dritten Mal an die Gravitationsphysik. Eine Pressemitteilung des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM).
Quelle: ZARM.
(Bild: ZARM)
Als Albert Einstein vor 105 Jahren die Allgemeine Relativitätstheorie vorstellte, hatte er diese aus reinen Überlegungen über die theoretische Struktur der Physik hergeleitet. Ausgangspunkt war, dass die alte Newtonsche Gravitationsphysik im Widerspruch zu der ebenfalls von ihm aufgestellten Speziellen Relativitätstheorie stand. Kern seiner Allgemeinen Relativitätstheorie waren seine berühmten Einsteinschen Feldgleichungen. Damit konnte er z.B. die Periheldrehung des Merkurs erklären und auch die Lichtablenkung an der Sonne vorhersagen. Nimmt man seine Feldgleichungen ernst, erhält man Lösungen, die ultrakompakte Körper beschreiben, denen John Wheeler später den Namen „Schwarze Löcher“ gab. Einstein selbst hat wohl nicht an die Existenz solcher Objekte geglaubt, deren Gravitationsfeld so stark ist, dass sich kein Licht und keine Teilchen ihrer Umklammerung entziehen können. Daher erscheinen uns diese Objekte als perfekt schwarz.
In den 1990er Jahren haben unabhängig voneinander die Gruppen um die Astronomen Reinhard Genzel, MPI für Astrophysik, und Andrea Ghez, UCLA, begonnen, Sterne im Zentrum unserer Milchstraße mittels Infrarottechnologie genau zu vermessen. Dabei stießen sie auf ein erstaunliches Phänomen. Sie beobachteten Sterne, die näher am Zentrum sind, als unser Sonnensystem groß ist. Zudem ließ sich ihre hohe Geschwindigkeit nur durch die Anziehung einer sehr großen Masse erklären – genauer gesagt einer zentralen kompakten Masse von ca. 4 Millionen Sonnenmassen. Solch eine grosse Masse in so einem kleinen Volumen kann es nicht geben, es sei denn, es handelt sich um ein ultrakompaktes Objekt wie ein Schwarzes Loch. Für ihre Beobachtungen und Schlussfolgerungen zu den Eigenschaften Schwarzer Löcher haben die beiden Forscher*innen nun den Nobelpreis für Physik erhalten und zwar zusammen mit Roger Penrose für seine bahnbrechenden theoretischen Arbeiten (zum Teil in Zusammenarbeit mit Stephen Hawking). Übrigens geht der Nobelpreis für Physik erst zum vierten Mal an eine Frau.
Dieser Nobelpreis betont insgesamt die große Bedeutung des Gebietes der relativistischen Gravitation, die zum Verständnis vieler Phänomene im Universum, aber auch für praktische Anwendungen wie die Positionierung, Geodäsie und Metrologie unerlässlich ist. Er beflügelt damit auch die Forschung zu Schwarzen Löchern des Graduiertenkollegs „Models of Gravity“ mit den Sprecheruniversitäten Oldenburg und Bremen. Die Kolleginnen und Kollegen in Bremen und Oldenburg beschäftigen sich sehr intensiv mit den Eigenschaften Schwarzer Löcher, auch in verallgemeinerten Theorien der Gravitation, wie sie z.B. von Quantengravitationstheorien vorhergesagt werden. Neben vielen weiteren Dingen werden hier die bobachteten Bahnen genauestens berechnet und die Schattenwürfe Schwarzer Löcher bestimmt, wie sie auch im letzten Jahr mit dem Event Horizon Teleskop erstmalig beobachtet wurden.
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