Die Geschwindigkeit der Gravitation

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cctv-2847442_1280Gravitation ist schneller als die Polizei erlaubt, könnte man sagen (Bild: DimitroSevastopol, pixabay). Das abgebildete Gerät wäre aber nicht tauglich, um die Geschwindigkeit der Gravitation zu messen. Da braucht es schon ausgefeiltere Einrichtungen wie das LIGO-Observatorium (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, 4 km lang und breit).

Ein neuer Artikel der Wissenschaftsjournalistin Christianna Reedy gibt Auskunft, We May Finally Understand the Speed of Gravity (futurism 4.11.). Der Artikel basiert auf einem Artikel der Wissenschaftsjournalistin Lisa Zyga, Physicists make rapid progress in bounding the speed of gravity (Phys.org 1.11.).

Demnach beginnt durch die Messung der Gravitationswellen eine neue Ära von Astronomie und Physik. Neue Instrumente wie LIGO (der L-förmige Detektor mit zwei jeweils vier Kilometer langen Messarmen) konnten in den letzten 2 Jahren schon 4 Gravitations-Stoßwellen messen. Außerdem geben sie Einsicht in eins der größten Mysterien der modernen Physik: der Geschwindigkeit der Gravitation.

Die Newtonsche Physik glaubte noch an Gravitationswirkungen ohne Zeitverlust. Erst Albert Einstein stellte die Theorie auf, dass die Kraft, welche uns an die Erde bindet, sich zunächst durch den Raum ausbreiten muss, ehe sie wirken kann. Sie "kräuselt“ quasi die vierdimensionale Raumzeit. Seither versuchen die Wissenschaftler, dies Phänomen zu messen. Aussage dazu:

Die Geschwindigkeit der Gravitation ist, wie auch die Lichtgeschwindigkeit, eine der fundamentalen Konstanten des Universums. Vor der Gravitationswellenastronomie gab es keine Möglichkeit, die Geschwindigkeit der Gravitations direkt zu messen.

Zum ersten Mal wurde beides zugleich gemessen, Gravitationswellen und Licht, die vom selben Ererignis erzeugt wurden. Das Gravitations-Ereignis war das Ineinanderstürzen von zwei sich umkreisenden Schwarzen Löchern mit vielfacher Sonnenmasse, deren Verschmelzung Energie von 3 Sonnenmassen in Form von Gravitationswellen abstrahlte. 1,3 Milliarden Jahre später kamen die Wellen im LIGO-Detektor an. Dort stauchten sie den Messarm längs ihrer Richtung um ein paar Tausendstel Protonen-Durchmesser (10-18 m, der Messarm quer zur Ausbreitungsrichtung wird nicht gestaucht). 2 sec später beobachteten zwei Teleskope einen kurzen Gammastrahlen-Ausbruch. Das Ereignis wurde als Kilonova bezeichnet, tausendmal heller als eine Standard-Nova (Verschmelzung von 2 Neutronensternen).

Der Vergleich der beiden Datensätze erlaubte es den Wissenschaftlern, die Geschwindigkeit von Gammastrahlen mit der Geschwindigkeit von Gravitationswellen zu vergleichen. Zuvor konnte letztere Geschwindligkeit nur auf 55% – 142% der Lichtgeschwindigkeit c beschränkt werden.

Nunmehr ist der Streubereich auf  (- 3 * 10-15 bis + 7 * 10-16) von c eingegrenzt – es ist praktisch die Lichtgeschwindigkeit (2 sec / 1,3 Mrd. Jahre sind 2 * 10-16, diese Verzögerung wird nicht erklärt).

Gemäß der Artikel hat diese Erkenntnis weitgehende Auswirkungen auf die Fundamente von Physik und Kosmos-Verständnis'. Auch hilft sie, Theorien zu widerlegen, die Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie angreifen. Da gibt's diverse Theorien zur Gravitation, einige davon zur Erklärung der kosmischen Expansion, welche der Gravitation eine andere Geschwindigkeit zuschreiben. Diese Theorien sind nun obsolet, und nebenbei sind auch die Möglichkeiten eingegrenzt, wie Einsteins Theorie modifiziert werden kann. Das macht die Dunkle Energie als Erklärung der kosmischen Expansion wahrscheinlicher (Links unten MOND).

Der zweite Artikel ist damit zuende, während der erste noch den ominösen Schlußsatz liefert: Die Astronomen erwarten weitere Daten von LIGO & Co., um die Gravitationsgeschwindigkeit auf 1% Abweichung gegenüber c einzugrenzen (pinpoint the speed of gravity to within 1 percent of c). Merkwürdig, man ist doch schon bei 10-16 = 10-14%.

 

Link zum Originalartikel bei Phys.org

Link zum Originalartikel bei futurism

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