Stern gewogen: Astronomen gelingt, was Einstein bezweifelte

Albert Einstein selbst hielt es nicht für möglich. Dennoch ist es Forschern nun gelungen, die Masse eines Weißen Zwergs zu messen. Dabei nutzten sie die Allgemeine Relativitätstheorie.

Die akribische Messung mit dem "Hubble"-Weltraumteleskop liefert nicht nur eine weitere Bestätigung für Einstein, sondern beendet auch eine jahrzehntealte Kontroverse über die Masse des untersuchten Zwergsterns. Nach Einsteins Theorie lenkt ein schweres Objekte im All das Licht ab. Vom Grad der Ablenkung kann man auf die Masse dieses Objekts – beispielsweise eines Sterns – schließen.

So schwer wie zwei Drittel der Sonne

Die Forscher um Kailash Sahu vom Space Telescope Science Institute in Baltimore (US-Bundesstaat Maryland) stellten ihre Beobachtungen im Fachblatt "Science" vor. Demnach beträgt die Masse des Weißen Zwergs mit der Katalognummer Stein 2051 B etwa zwei Drittel (67,5 Prozent plusminus 0,5 Prozent) der Masse unserer Sonne. Weiße Zwerge sind die kollabierten Überreste ausgebrannter Sterne.

Die Untersuchung stelle Astronomen ein neues Werkzeug zur Verfügung, um die Masse kosmischer Objekte zu bestimmen, heißt es in einem "Science"-Begleitkommentar.

Gravitationslinseneffekt ermöglichte Messung

Massereiche Objekte wie Sterne krümmen nach Einsteins Theorie die Raumzeit und können dadurch Licht ablenken wie eine Linse. Dieser Gravitationslinseneffekt wurde erstmals während einer Sonnenfinsternis im Jahr 1919 beobachtet. Die Position von Sternen nahe dem Rand der verdunkelten Sonne erschien leicht verschoben. Einstein wurde für seine Vorhersage gefeiert, ein wesentlicher Teil seines Ruhms gründet auf dieser Beobachtung.

Nicht nur die Sonne kann so die scheinbare Position entfernter Sterne verschieben, sondern auch ein anderer, näherer Stern. Allerdings ist der Effekt dann sehr viel kleiner. Außerdem müssen Vordergrund- und Hintergrundstern zufällig genau in einer Linie stehen. Einstein selbst glaubte nicht, dass sich dieser Effekt jemals beobachten lasse, wie er 1936 ebenfalls in "Science" schrieb.

Minimale Veränderung der Sternposition genügte

Genau dies ist dem Team um Sahu nun jedoch mit "Hubble" gelungen: Die Forscher konnten messen, wie sich die scheinbare Position eines 5000 Lichtjahre entfernten Sterns änderte, als der 17 Lichtjahre von uns entfernte Weiße Zwerg mit der Katalognummer Stein 2051 B vor ihm vorüberzog. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Ergebnis der Messung: Die Sternposition änderte sich um rund 0,56 millionstel Grad. Die Astronomen bestimmten die Masse des Weißen Zwergsterns daraus auf 67,5 Prozent der Sonnemasse. "Es ist, als ob man den Stern auf die Waage legen würde", erläutert Sahu in einer Mitteilung seines Instituts. "Die Ablenkung ist analog zur Bewegung der Nadel auf der Waage."

Kontroverse um das Gewicht beendet

Die Messung beendet eine über 100 Jahre alte Kontroverse über die Masse von Stein 2051B. Der Weiße Zwerg hat einen roten Zwergstern als Begleiter. Aus der Bewegung der beiden Sterne hatten frühere Astronomen eine Masse berechnet, die eine unerwartete Zusammensetzung des Weißen Zwergs erfordert hätte.

Die neue Bestimmung der Masse deckt sich nun mit der Theorie der Weißen Zwerge. "Wir wissen jetzt, dass Stein 2051 B ganz normal ist", betont Terry Oswalt von der Embry-Riddle-Luftfahrt-Universität in Daytona Beach (US-Staat Florida) im "Science"-Kommentar.

Weiße Zwerge sind das häufigste Endstadium von Sternen. "Mindestens 97 Prozent aller Sterne, die je in unserer Galaxie entstanden sind, einschließlich unserer Sonne, werden als Weiße Zwerge enden oder sind bereits welche", betont Oswalt. "Sie sagen uns etwas sowohl über unsere Zukunft als auch über unsere Vergangenheit."