Erde drückt winzige Delle in die Raumzeit

5. Mai 2011, 12:14
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NASA-Satellit "Gravity Probe B" bestätigt zwei Vorhersagen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie

Washington - Der NASA-Satellit "Gravity Probe B" hat zwei wesentliche Vorhersagen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie erneut bestätigt: Das Instrument stellte das Ausmaß fest, mit dem die Erde die Raumzeit um sie herum verbiegt und verwirbelt. Zwar waren der geodätische und der Lense-Thirring-Effekt bereits zuvor nachgewiesen worden, allerdings noch nie mit dieser hohen Präzision.

Grundlagen dafür sind die Auswirkungen der Erde auf Raum und Zeit um sie herum. Ihre Masse dellt die Raumzeit ein wie eine Kugel, die auf einem gespannten Tuch liegt. Darüber hinaus zerrt der Planet bei ihrer Rotation an der Raumzeit. "Stellen Sie sich vor, die Erde wäre in Honig getunkt", erläuterte Francis Everitt von der Universität Stanford. "Während der Planet sich dreht, würde der Honig um sie herum mitwirbeln - und mit Raum und Zeit ist es dasselbe."

Ausrichtung auf IM Pegasi

Das im Jahr 2004 gestartete Experiment griff auf vier ultragenaue rotierende, symmetrische Kreisel, sogenannte Gyroskope, zurück, um den geodätischen und den Lense-Thirring-Effekt zu messen. Dabei wurde "Gravity Probe B" in ihrem polaren Orbit um die Erde auf den Stern IM Pegasi in 329 Lichtjahren Entfernung ausgerichtet. Durch die beiden gravitativen Effekte wichen die Gyroskope in geringem, aber messbarem Ausmaß von ihrer Ausrichtung ab.

Die eigens für diese Mission entwickelten Gyroskope zählen zu den genauesten Instrumenten überhaupt und bestehen aus 3,8 Zentimeter großen Quarzkugeln, die im Vakuum mit 10.000 Umdrehungen pro Minute rotieren. Gemessen werden die Veränderungen der Rotationsachsen mit Hilfe von supraleitenden sogenannten Quanteninterferenz-Detektoren. Dadurch ist es möglich, Abweichungen von einem 40 Millionstel Grad festzustellen. Zum Vergleich: Unter diesem Winkel erscheint der Durchmesser eines Stecknadelkopfes im Abstand von 1.000 Kilometer.

Wichtige Entwicklungen für die Raumfahrt

Die "Gravity Probe"-Missionen zählen zu den am längsten laufenden Projekten der NASA. Bereits im Herbst 1963 begann die US-Raumfahrtorganisation mit den ersten Finanzierungsplänen für Experimente mit Gyroskopen. Die Entwicklungen der folgenden Jahrzehnte führten zu bahnbrechenden Technologien, darunter vor allem Steuerungsinstrumente für die Raumfahrt, die Störungen durch Luftwiderstand, Magnetfelder und Temperaturschwankungen zu kontrollieren halfen.

"Die Ergebnisse dieser Mission werden Langzeitfolgen für die Arbeit theoretischer Physiker haben", betonte der Astrophysiker Bill Danchi aus der NASA-Zentrale. "Jeder künftige Zweifel an Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie muss präzisere Messungen anstreben als die bemerkenswerte Leistung, die 'Gravity Probe B' erreicht hat." (red/APA)

  • Die Masse der Erde drückt eine Delle in die sie umgebende Raumzeit und verzerrt Raum und Zeit durch ihre Rotation.
    foto: nasa

    Die Masse der Erde drückt eine Delle in die sie umgebende Raumzeit und verzerrt Raum und Zeit durch ihre Rotation.

  • "Gravity Probe B" umkreist die Erde in 642 Kilometern Entfernung und ist auf den Stern IM Pegasi ausgerichtet.
    foto: nasa

    "Gravity Probe B" umkreist die Erde in 642 Kilometern Entfernung und ist auf den Stern IM Pegasi ausgerichtet.

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