Verein für datenintensive Radioastronomie e.V.

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EINSTEINS UNIVERSUM

Pulsars’ timing can be as precise as the best atomic clocks on Earth.

Spacetime

Das Universum – seine Vergangenheit wie auch seine Zukunft – wird beherrscht von der Gravitation. Diese Kraft zu verstehen, bedeutet, das Gewebe des Kosmos, die Raumzeit, untersuchen zu können. Durch zahlreiche Experimente glauben wir, dass die beste Beschreibung der Gravitation die der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) von Albert Einstein ist. Die ART beschreibt die Gravitation als eine Krümmung der Raumzeit, hervorgerufen durch die Anwesenheit von Massen. Die Krümmung wiederum bedingt, wie andere Massen sich in der Raumzeit bewegen. Dies und die Tatsache, dass Raum und Zeit nicht getrennt werden können, führt zu vielen Effekten, die man mit geeigneten Experimenten und Instrumenten messen und mit den Vorhersagen der Theorie vergleichen kann. Hatte Einstein Recht?  Gerade mit Hilfe der Radioastronomie lassen sich diese Effekte mit unerreichter Präzision messen, und die Frage letztlich beantworten.

Relativity/Gravity

Wenn zwei Massen umeinander kreisen, so werden u.a. Wellen in der Raumzeit erzeugt, die Energie vom System wegtragen. Die Massen kommen sich daher näher und näher, was mit Hilfe von Radioteleskopen messbar ist, wenn einer der Massen ein Pulsar ist (siehe 3.2). Dieser wirkt als kosmische  Uhr, die uns ihre hochgenauen Signale in der Form von Radiopulsen schickt. Im besten bekannten System kommen sich die Massen aufgrund dieses Aussenden von “Gravitationswellen” jeden Tag um 7mm näher. Eine solche Messung war nicht nur der ersten Beweis für Gravitationsmessungen (Nobelpreis für Taylor und Hulse in 1993), sondern ist heute auch noch die genaueste Methode, die Eigenschaften der Gravitationswellen zu testen. Mit dem SKA können diese Tests noch sehr erheblich verbessert werden. Insbesondere wird dies möglich sein, wenn wir mit SKA einen Pulsar finden, der um ein schwarzes Loch kreist. In diesem Fall kann man die Eigenschaften des Schwarzen Lochs mit einer unglaublicher Genauigkeit vermessen, die auch Gravitationswellendetektoren oder Radiobilder vom schwarzen Loch wie in M87 nicht erreichen.

Gravitational waves from colliding galaxies

Findet man gar ein System, wo zwei supermassive  schwarze Löcher umeinander kreisen, z.B. als Resultat der Kollision zweier Milchstrassen,  dann erwarten wir gemäß der ART das Aussenden von sehr langwelligen Gravitationswellen. Die bisher einzige Methode, diese zu empfangen ist mit Hilfe der Radioastronomie. Hier verwenden wir das SKA und die Pulsare als Galaxie-grosse Arme eines kosmischen Gravitationswellendetektor.  Durch dieses Experiment können wir nicht nur die Theorie der Gravitation überprüfen und ggf. verbessern (z.B. durch die Antwort auf die Frage, was ist die Masse von “Gravitonen” ist?), sondern wir werden auch die Entstehung von Galaxien wie die Milchstrasse viel besser verstehen können.

 

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