Sexl Physik 8, Schulbuch

| 34 34.1 Die beiden Interferometerarme des VIRGO Detektors in der Nähe von Pisa sind je 3 km lang. Durch mehrfache Reflexion der Laserstrahlen zwischen den Spiegeln wird eine effektive Länge jedes Interferometerarmes von 120 km erreicht. scheinbare Position Stern scheinbare Position Stern Erde Sonne 34.2 Läuft das Licht eines Sterns knapp am Sonnenrand vorbei, so wird es durch das Gravitationsfeld der Sonne abgelenkt. Objekt mit großer Masse Gravitationsfeld Brenn- punkt scheinbarer Ort scheinbarer Ort wirkliche Position der Wellenquelle elektro- magnetische Wellen 34.3 Ein starkes Gravitationsfeld kann Lichtstrahlen so ablenken, dass ein Objekt von der Erde aus doppelt gesehen wird. 34.4 „Eine neue Größe der Weltgeschichte: Albert Einstein, dessen Forschungen eine völlige Umwälzung unserer Naturbetrach- tung bedeuten und den Erkenntnissen eines Kopernikus, Kepler und Newton gleichwertig sind.“ Der Nachweis der Lichtablenkung macht Einstein berühmt. Untersuche, überlege, forsche: Gravitationswellen 34.1 Wie entstehen Gravitationswellen? 34.2 Welche Gravitationswellen-Observatorien existieren weltweit, wie funktionieren sie, und welche weiteren sind geplant? 34.3 Wurden Gravitationswellen bereits gefunden? Die Lichtablenkung Die Raumkrümmung in der Umgebung der Sonne hat noch einen weiteren Einfluss auf die Bahn eines Lichtstrahls, der knapp an der Sonne vorbeiläuft. Er wird im Gravitationsfeld der Sonne aus seiner geradlinigen Bahn abgelenkt, wobei die All- gemeine Relativitätstheorie den Wert dieser Lichtablenkung zu δ = 1,75” vorhersagt ( 34.2 ). e iNsteiN war 1915 auf dieses Resultat gestoßen. Zur Überprüfung des theoretischen Ergebnisses musste eine totale Sonnenfinsternis abgewartet werden, denn nur während einer solchen war es möglich, Sterne nahe beim Sonnenrand zu beobach- ten, deren Licht auf dem Weg zur Erde knapp an der Sonne vorbeiging. Im Jahre 1919 fand eine solche totale Sonnenfinsternis statt. Zwei wissenschaftliche Expe- ditionen nach Südamerika und nach Afrika machten Aufnahmen von sonnennahen Sternen und bestätigten den vorausgesagten Wert der Lichtablenkung. Heute ist durch die Entwicklung der Radioastronomie eine Überprüfung auch ohne totale Sonnenfinsternis möglich. Durch die Messung der Ablenkung von Radiowellen, die von Quasaren oder von Raumsonden ausgesendet werden, können relativistische Effekte immer genauer bestätigt werden. Gravitationslinsen Das Gravitationsfeld einer Galaxie oder eines Galaxienhaufens lenkt das Licht eines von der Erde aus gesehen weit dahinter liegenden Objekts wie etwa einer Galaxie oder eines Sterns ab ( 34.3 ). Die Wirkung ist ähnlich der einer Sammel- linse. Das hinter der „Gravitationslinse“ liegende Objekt kann entweder mehrfach oder zu einem Bogen auseinander gezogen („Einstein-Bogen“) abgebildet werden ( 34.5 ). Untersuche, überlege, forsche: Gravitationslinsen 34.4 Wann wurde die erste Gravitationslinse entdeckt? 34.5 Welche Erkenntnisse lassen sich mit Hilfe von Gravitationslinsen gewinnen? 34.6 Was versteht man unter „Microlensing“, und konnten mit seiner Hilfe schon extra- solare Planeten nachgewiesen werden? Antwort auf die Eingangsfrage Der „Einsteinring“ entsteht, da die massive, helle Galaxie LRG 3-757 (LRG = lumi- nous red galaxy) das Licht einer weiter entfernten, dahinter liegenden blauen Ga- laxie wie eine Sammellinse bündelt. Die Vordergrund-Galaxie LRG 3–757 (heller Fleck im Zentrum des Einsteinrings) ist etwa 5 Mrd. Ly entfernt, die als Ring sicht- bare Hintergrund-Galaxie etwa 10 Mrd. Ly. 34.5 Der Galaxienhaufen Abell 1689 im Sternbild Jungfrau wirkt als Gravitationslinse. Weiter als Abell 1689 entfernte Galaxien erscheinen als Kreisabschnitte. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verl gs öbv