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Unsere Welt zu verstehen:  Relativitätstheorie Sonnensystem



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Relativitätstheorie im Sonnensystem

 
 
Wo immer man eine konkrete Region im All mit Hilfe von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie untersuchen möchte, benötigt man dazu eine passende Lösung seiner Feldgleichungen.
 
Wer etwa in unserem Sonnensystem argumentieren möchte, für den reicht die einfachste aller Lösungen: die sog. Schwarzschild-Raumzeit.
 
Die Schwarzschild-Lösung ist eine exakte Lösung und zudem — so konnte bewiesen werden — die einzige Lösung, die eine statische Raumzeit liefert: ein Raumzeitmodell also, in dem der Raum über die Zeit hinweg weder expandiert noch schrumpft.
 
 
Ließe sich die Sonnenmasse so stark komprimieren, dass der Sonnenradius nur noch etwa 3 km groß wäre (er ist heute etwa 700 000 km groß), würde aus der Sonne ein Schwarzes Loch (ein nicht rotierendes im Modell der Schwarzschild-Raumzeit).
 
Während im Sonnensystem Einsteins Gravitationstheorie gegenüber der von Newton nur kleine Korrekturen bringt, dominieren solche Korrekturen nahe am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs das Geschehen:
 
Uhren, die sich dem Ereignishorizont nähern, gehen aus Sicht entfernter Beobachter immer langsamer: Die gravitative Zeitverzögerung wird direkt am Ereignishorizont unendlich groß. Wie ein Raumfahrer in einem Schwarzen Loch verschwindet, kann deswegen nie beobachtet werden. Der Raumfahrer selbst wird jedoch keine Änderung seines Uhrengangs beobachten. Das folgt direkt aus dem Äquivalenzprinzip.
 
Signale, die er kurz vor dem Ereignishorizont noch absetzt, werden dem Beobachter zudem stark rotverschoben erscheinen. Dies bewirkt, dass jedes ins Schwarze Loch fallende Objekt sehr schnell unsichtbar wird — auch wenn seine Bewegung von außen her gesehen am Rande des Ereignishorizonts zum Stillstand kommt.
 

 
 
Noch eine exakte Lösung der Einstein-Gleichungen

 
Sie beschreibt ein rotierendes Schwarzes Loch, wurde 1963 vom Neuseeländer Roy Kerr entdeckt und ist eindeutig gegeben durch die beiden Parameter Masse und Drehimpuls.
 
Im Unterschied zu Schwarzschilds Lösung ist die von Kerr nicht mehr kugelsymmetrisch. Sie ist aber rotationssymmetrisch in Bezug auf die Drehachse.
 
 
 
Quelle: Claus Kiefer: Der Quantenkosmos, Fischer 2008, S. 67-70.


 


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