Eine neue Methode zur Schätzung der Lichtablenkung durch die Schwerkraft Schwarzer Löcher könnte das Vorhandensein zusätzlicher Dimensionen im Universum bestätigen.
Sterne im Zentrum unserer Galaxis
Die Krümmung der Ausbreitungsrichtung von Strahlung unter Einwirkung eines starken Gravitationsfeldes ist eine der bekannten Folgen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Solche Gravitationslinsen werden tatsächlich im Universum beobachtet und dienen als hervorragende praktische Bestätigung der Gültigkeit von Einsteins Berechnungen - in der Regel repräsentieren sie so massive Körper wie dichte Galaxien und ihre gesamten Haufen. Das berühmte Einsteinkreuz beispielsweise ist ein Bild eines fernen Quasars, verzerrt durch den Lichtdurchgang in der Nähe der zwischen ihm und uns liegenden Galaxie ZW 2237+030. Ein noch perfekteres Bild der Gravitationslinse ist in unserem Artikel „Ringe, Linsen und Hufeisen“zu sehen.
Aber Schwarze Löcher sollten die gleiche Wirkung wie eine Gravitationslinse haben - einschließlich des supermassereichen Lochs im aktiven Zentrum unserer Galaxie. Die entsprechende Analyse wurde von den amerikanischen Astrophysikern Amitai Bin-Nun, Justin Khoury und Ravi Sheth durchgeführt. Amitai Bin-Nan sagt: „Wir haben festgestellt, dass, wenn unser Universum durch eine Theorie beschrieben wird, die zusätzliche Dimensionen enthält, die Strahlung in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße intensiver sein wird, als wenn es keine gibt.”
Wissenschaftler haben die Auswirkungen von Gravitationslinsen auf das Licht von Sternen gemessen, die sich direkt um Sagittarius A befinden, eine kompakte Radioquelle, die üblicherweise mit dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße in Verbindung gebracht wird. Der starke Einfluss seiner Schwerkraft sollte die Lichtbahn dieser Sterne merklich verzerren und die Illusion mehrerer Bilder einzelner Sterne erzeugen - wie im Fall des Einstein-Kreuzes.
Wissenschaftler haben die Position und Helligkeit dieser "sekundären" Scheinbilder von Sternen theoretisch berechnet. Es wird gezeigt, dass die Helligkeit dieser Bilder variabel sein sollte und in den Momenten ein Maximum erreichen sollte, wenn der Stern auf der Verbindungslinie zwischen uns und Sagittarius A steht (aber natürlich hinter dem Schwarzen Loch).
Darüber hinaus wird gezeigt, dass, wenn man das supermassereiche Schwarze Loch selbst in Gleichungen beschreibt, die auf dem Randall-Sundrum-Modell basieren, das eine Darstellung der fünfdimensionalen Struktur des Universums enthält, das "sekundäre" Bild von der Stern S2, der sich genau in der richtigen Region des Weltraums befindet, wird bis 2018 um 44 % heller sein, als wenn es nur vier Messungen gäbe. Es genügt also, ein genaues Experiment vorzubereiten und durchzuführen – und wir werden endlich herausfinden, ob unser Universum auf drei räumliche und eine zeitliche Dimension beschränkt ist oder nicht.
All dies sollte mit nur wenigen Vorbeh alten akzeptiert werden. Wie es bei solch mathematisch komplexen Arbeiten üblich ist, haben Wissenschaftler eine Reihe von Vereinfachungen vorgenommen – etwa die Form eines Schwarzen Lochs im fünfdimensionalen Raum – und auch einige verwirrende „Details“verworfen – wie etwa die Rotation eines Schwarzen Lochs. Und generell ist es noch schwer zu sagen, ob unsere bodengestützten Teleskope angesichts der enormen Menschenmenge in der Nähe des Zentrums der Galaxie und der Kraft der von dort ausgehenden Strahlung zumindest ein Sekundärbild unterscheiden können des Sterns. Ganz zu schweigen davon, die Nuancen seiner Helligkeit von anderen Faktoren zu trennen.
Laut Pressemitteilung der University of Pennsylvania
