Astronomie: Wie man einen Stern wiegt
Forscher nutzen erstmals Einsteins Gravitationslinseneffekt, um die Masse einer Sonne zu bestimmen.
Der Weiße Zwergstern Stein 2051B besitzt die 0,675-fache Masse der Sonne. Das hat erstmals ein internationales Forscherteam errechnet, indem es den von Albert Einstein vor 80 Jahren vorhergesagten Gravitationslinseneffekt bestimmte.
Die Theorie der Messmethode stammt von Einstein
„Eine der zentralen Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins ist die Ablenkung von Lichtstrahlen durch die Schwerkraft“, schreiben Kailash Sahu vom Space Telescope Science Institute in Baltimore in den USA und Kollegen im Fachblatt „Science“. „Diese Ablenkung ist doppelt so groß wie in der klassischen Newton’schen Gravitationstheorie.“ Die Messung der Lichtablenkung anhand von Sternpositionen in der Umgebung der Sonne während der totalen Sonnenfinsternis 1919 bestätigte auf damals spektakuläre Weise die Vorhersage der Relativitätstheorie.
Zwei Jahrzehnte später wies Einstein darauf hin, dass auch Sterne als Gravitationslinsen wirken und so die Position und die Helligkeit von Hintergrundsternen verändern können. Mit modernen astronomischen Instrumenten konnten seit den 1990er Jahren zahlreiche Gravitationslinsen-Ereignisse nachgewiesen werden. Allerdings wurde dabei bislang nur die Helligkeitsänderung der Hintergrundsterne gemessen.
Hubble-Teleskop lieferte die nötigen Daten
Sahus Team gelang es jetzt erstmals, auch die Positionsänderung eines Hintergrundsterns beim Gravitationslinseneffekt zu messen. Dazu initiierten die Forscher zunächst eine Suche nach geeigneten Vordergrundsternen, die sich rasch am Himmel bewegen und nahe an einem Hintergrundstern vorüberziehen. Der Weiße Zwerg Stein 2051B erwies sich als geeigneter Kandidat: In den Jahren 2013 bis 2015 passierte er einen Hintergrundstern und die Forscher konnten mit dem Hubble-Teleskop dessen Positionsänderung mit hoher Genauigkeit messen. Aus der Verschiebung ergeben sich für den Weißen Zwerg 0,675 Sonnenmassen.