Die NASA hat bei einem Neutronenstern etwas beobachtet, das sich laut Messungen mit siebenfacher Lichtgeschwindigkeit bewegt! Würde das nicht gegen die fundamentalen Naturgesetze der Relativitätstheorie verstoßen?
Neutronensterne sind so stark verdichtete Objekte, dass ein einziger Teelöffel eines solchen Sterns auf der Erde um die vier Milliarden Tonnen wiegen würde. Damit gehören Neutronensterne zu den dichtesten Objekten im gesamten Universum. Sie sind die übriggebliebenen Kerne von gestorbenen, sehr schweren Sternen.
Besonders groß sind die Sterne nicht, aber sie sind unfassbar dicht und schwer, womit eine gigantische Gravitation einhergeht. Wenn sich zwei Neutronensterne zu nahe kommen, rasen sie in einem stellaren Todestanz aufeinander zu und treffen sich in einer heftigen Kollision, bei der Gravitationswellen und Gammastrahlung ins All geschleudert werden. Die NASA hat 2017 eine solche Neutronensternkollision mit dem Hubble-Weltraumteleskop beobachtet, die Auswertung der Daten hat mehrere Jahre gedauert und wurde erst vor kurzem veröffentlicht. Das beobachtete Ereignis trägt den sehr leicht zu merkenden Namen GW170817. Astronomen haben wirklich ein Talent für Namensgebung…
Gravitationswellen durch binäre Neutronensternverschmelzung
Bei diesem Ereignis sind zwei Neutronensterne kollidiert. Profis sprechen auch von binärer Neutronensternverschmelzung. Das klingt sehr abstrakt, aber dahinter steckt etwas Unfassbares: Durch die Kollision wurden nicht nur Gravitationswellen erzeugt, also die Raumzeit selbst wurde zum Wackeln gebracht, sondern es entstand auch ein Schwarzes Loch. Um das Schwarze Loch herum bildete sich eine rotierende Scheibe, eine sogenannte Akkretionsscheibe, in der sich Materie ansammelte, die von der Schwerkraft des Schwarzen Lochs erfasst wurde. In so einer Akkretionsscheibe entsteht viel Energie und es kann passieren, dass diese Energie in Form von heftigen Ausbrüchen, sogenannten Jets, in den Weltraum abgefeuert wird.
Der NASA ist es gelungen, die Jets dieser Neutronensternkollision zu analysieren. Und das Ergebnis hat bei Wissenschaftlern für große Augen gesorgt. Die Messung ergab, dass sich die Strahlung mit siebenfacher Lichtgeschwindigkeit bewegt hat. Eigentlich ist das nicht möglich. Wir wissen seit Albert Einstein, dass die maximale Geschwindigkeit c als Naturkonstante das schnellste ist, was in unserem Kosmos erreicht werden kann. Und Lichtgeschwindigkeit im Vakuum entspricht dieser maximalen Geschwindigkeit c.
Sieben Mal schneller als das Licht
Die siebenfache maximale Geschwindigkeit würde alles, was wir meinen, über das Licht und die Relativitätstheorie zu wissen, über den Haufen werfen. Die Leute von der NASA wussten direkt, dass es irgendeine Erklärung für die siebenfache Geschwindigkeit geben muss. Erstmal haben sie sich aber darüber gefreut, dass Hubble überhaupt solche präzisen Messungen machen kann. Der beteiligte Astronom Kunal P. Mooley sagt: “Ich bin erstaunt, dass Hubble uns eine so präzise Messung liefern konnte, die mit der Präzision von leistungsstarken, über den ganzen Globus verteilten VLBI-Radioteleskopen konkurriert.”
Es war auch der erste kombinierte Nachweis von Gravitationswellen und Gammastrahlung bei der Verschmelzung eines binären Neutronensterns. Also eine absolut historische Leistung der NASA und des Hubble-Teleskops. Aber was hat es denn nun mit der Lichtgeschwindigkeit auf sich? Die Antwort lautet: Superluminalbewegung.
Superluminale Bewegung ist ein Effekt, der auftreten kann, wenn sich Licht unseren Beobachtungsinstrumenten nähert und der die Illusion erzeugt, das Licht würde sich mit einer Geschwindigkeit höher als die maximale Geschwindigkeit c bewegen. Da sich der Jet der Neutronensternkollision unserer Erde mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nähert, hat das Licht, das er aussendet, jeweils eine kürzere Strecke zurückzulegen. Man könnte sagen, dass der Jet seinem eigenen Licht hinterherjagt.
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In Wirklichkeit ist zwischen der Aussendung des Lichts durch den Jet mehr Zeit vergangen, als der Beobachter denkt. Das führt dazu, dass die Geschwindigkeit des Objekts überschätzt wird – und in diesem Fall scheint sie die Lichtgeschwindigkeit zu überschreiten. Stellt euch das Schwarze Loch mit seiner Akkretionsscheibe vor. Dort werden Photonen in den Weltraum geschossen, die sich mit fast maximaler Geschwindigkeit c bewegen. Diese Photonen leben in der relativistischen Welt, für sie existiert die Zeit nicht. Denn je schneller man sich bewegt, desto mehr beeinflusst das die Zeit und bei maximaler Geschwindigkeit vergeht die Zeit dann gar nicht mehr.
Was ist die Superluminalbewegung?
Die Strahlungswellen, die uns von der Neutronensternkollision erreichen, bewegen sich fast mit maximaler Geschwindigkeit. Die Zeit vergeht also nur noch ganz minimal für sie. Bedeutet: Ein Photon, das heute dort losgeschossen wird, wird die Erde unwesentlich früher erreichen als ein Photon, das erst in einem Monat losgeschossen wird. Denn für diese Photonen existieren Kategorien wie heute, nächste Woche oder einem Monat aufgrund ihrer Geschwindigkeit nicht. Die Zeitspanne zwischen solchen zwei Photonen ist viel kürzer als ein Monat, was den Eindruck erweckt, der Strahl bewege sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Das ist Superluminalbewegung. Die NASA hat dann errechnen können, wie schnell sich die Strahlungswellen tatsächlich bewegen. Der beteiligte Forscher Wenbin Lu sagt: “Unser Ergebnis deutet darauf hin, dass sich der Jet mindestens mit 99,97 % der Lichtgeschwindigkeit bewegte, als er gestartet wurde.”
Also wesentlich langsamer als siebenfache Lichtgeschwindigkeit, aber um ehrlich zu sein, immer noch beeindruckend schnell. Übrigens gelang die erste präzise Messung der Lichtgeschwindigkeit schon im Jahre 1676. Der dänische Astronom Ole Romer nutzte dafür den Jupitermond Io. Anhand der Verfinsterungszeiten des Mondes in Abhängigkeit von der Entfernung des Jupiters zur Erde konnte er die Lichtgeschwindigkeit verifizieren.
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