Sexl Physik 8, Schulbuch

zweier Schwarzer Löcher vor 1,3Mrd. Jahren erzeugt worden waren. 2017 erhiel- ten R ainer W eiss , B arry B arish und K ip T horne für diese Entdeckung den Nobelpreis für Physik. Im August 2017 konnten die Observatorien LIGO und VIRGO (  33.1 ) die Verschmelzung von zwei Neutronensternen registrieren.  Untersuche, überlege, forsche: Gravitationswellen 33.1 W 1  Wie entstehen Gravitationswellen? 33.2 W 1  Welche Gravitationswellen-Observatorien existieren weltweit, wie funktionie- ren sie, und welche weiteren sind geplant? 33.3 W 1  Welche Entdeckungen wurden mit Hilfe von Gravitationswellen seit ihrem ersten direkten Nachweis im Jahr 2015 bisher gemacht? 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 (  33.2 ). E instein war 1915 auf dieses Resultat gestoßen. Zur Überprüfung des theoretischen Ergebnisses musste eine totale Sonnenfinsternis abgewartet werden. Nur während einer solchen kann man Sterne nahe beim Sonnenrand beobachten, deren Licht auf dem Weg zur Erde knapp an der Sonne vorbeigeht. Im Jahre 1919 fand eine sol- che totale Sonnenfinsternis statt. Zwei wissenschaftliche Expeditionen nach Süda- merika und nach Afrika machten Aufnahmen von sonnennahen Sternen und be- stätigten den vorausgesagten Wert der Lichtablenkung. Durch die Entwicklung der Radioastronomie ist heute 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 ei- nes von der Erde aus gesehen weit dahinter liegenden Objekts wie etwa einer Gala- xie oder eines Sterns ab (  33.3 ). Das Gravitationsfeld wirkt ähnlich wie eine Sammellinse. Das hinter der „Gravitationslinse“ liegende Objekt kann entweder mehrfach oder zu einem Bogen auseinander gezogen („Einstein-Bogen“) abgebildet werden (  33.5 ).  Untersuche, überlege, forsche: Gravitationslinsen 33.4 W 1  Wann wurde die erste Gravitationslinse entdeckt? 33.5 W 1  Welche Erkenntnisse lassen sich mit Hilfe von Gravitationslinsen gewinnen? 33.6 W 1  Was versteht man unter „Microlensing“? Konnten mit seiner Hilfe schon extra- solare Planeten nachgewiesen werden? ? Antwort auf die Eingangsfrage Der „Einsteinring“ entsteht, weil 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 5Mrd. Lichtjahre entfernt, die als Ring sichtbare Hintergrund-Galaxie etwa 10Mrd. Lichtjahre. (  27.1 ) 33.5 Auf einem Bild des Galaxienhaufens SDSS J1038+4849 (4,5Mrd. Lj entfernt), aufgenommen durch das Hubble-Weltraumteleskop, fanden NASA-Wissenschaftler dieses „kosmische Smiley“. Zwei sehr helle Galaxien bilden die gelben Augen. Dahinter liegende Galaxien (7,6Mrd. Lj entfernt) werden durch den Gravitationslinseneffekt als Kreisbögen abgebildet. 33.1 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 33.2 Läuft das Licht eines Sterns knapp am Sonnenrand vorbei, so wird es durch das Gra- vitationsfeld der Sonne abgelenkt. Objekt mit großer Masse Gravitationsfeld Brenn- punkt scheinbarer Ort scheinbarer Ort wirkliche Position der Wellenquelle elektro- magnetische Wellen 33.3 Ein starkes Gravitationsfeld kann Lichtstrahlen so ablenken, dass ein Objekt von der Erde aus doppelt gesehen wird. 33.4 „Eine neue Größe der Weltgeschichte: Albert Einstein, dessen Forschungen eine völli- ge Umwälzung unserer Naturbetrachtung bedeuten und den Erkenntnissen eines Kopernikus, Kepler und Newton gleichwertig sind.“ Der Nachweis der Lichtablenkung macht Einstein berühmt. 33 | Relativitätstheorie Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv