Gravitationslinse

Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte Albert Einstein die allgemeine Relativitätstheorie. Nach dieser Theorie sind Photonen ihre Flugbahn in der Nähe eines massiven Körpers ab. Die Ablenkung ist umso stärker, je massiver das Objekt ist.

In Wirklichkeit breitet sich das Licht zwar auf dem kürzesten Weg aus, aber der Raum (oder genauer gesagt die Raumzeit), in dem es sich bewegt, ist durch die Anwesenheit von Masse gekrümmt. In der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Gravitation eine Folge (und nicht die Ursache) dieser Krümmung der Raumzeit. Diese Simulation verwendet ein vereinfachtes Modell der Raumzeit in Form eines 2D-Gitters, das durch eine Masse verformt wird. Siehe den Abschnitt "Vereinfachung" am Ende dieses Textes, um die Einschränkungen dieses Modells zu verstehen.

Als Einstein 1915 seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, sagte er nicht nur die Ablenkung des Lichts beim Vorbeiflug an einer Masse oder die Existenz von Gravitationswellen voraus. Er etablierte eine völlig neue Vorstellung vom des Universums, insbesondere in Bezug auf die Natur der Gravitationskraft. Weder diese hochkomplexe Theorie noch der Nobelpreis, den er 1922 erhielt (für seine Erklärung des Photoelektrischer-Effekts) machte Einstein nicht über den Kreis der damaligen Wissenschaftler hinaus berühmt.

Am 29. Mai 1919 ereignete sich eine Sonnenfinsternis, die der Astronom Arthur Eddington zum Anlass nahm, um die Position der Sonne und Position der Sterne, die zum Zeitpunkt der Sonnenfinsternis nahezu in einer Linie mit der Sonne standen zu messen. genau zum Zeitpunkt der Finsternis. Er versucht, die vier Jahre zuvor von Einstein aufgestellte Allgemeine Relativitätstheorie zu bestätigen. Über Nacht wurde Albert Einstein zu einer weltweiten Berühmtheit, wie die zahlreichen Titelseiten der damaligen Zeitungen belegen.

Das Licht kann also von einer Masse abgelenkt werden. Eine Gravitationslinse ist eine Art optische Illusion im kosmischen Maßstab. Unter bestimmten Ausrichtungsbedingungen ist es möglich, mehrere Bilder einer Lichtquelle zu beobachten, die sich hinter einem massiven Objekt befindet. Je nach Massenverteilung der ablenkenden Masse kann man Bögen oder Ringe (sog. Einstein’sche Ringe) beobachten.

Vereinfachungen: Die Animation zeigt, wie eine Masse das Raster einer vereinfachten 3D-Raumzeit verändert. Diese Darstellung dient in erster Linie pädagogischen Zwecken. Die reale Raumzeit ist vierdimensional Dimensionen (drei für den Raum eine für die Zeit). Dieses Video von Alessandro Roussel verdeutlicht, wie schwierig es ist, die Auswirkungen der allgemeinen Relativitätstheorie grafisch darzustellen.