Forscher erhoffen sich besseres Verständnis von den Grundkräften der Physik

Die Krümmung der Raumzeit

Der Wissenschaftler Norman Gürlebeck an seinem Arbeitsplatz im Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation. Hier erforscht er die Krümmung von Raum und Zeit bei Neutronensternen. ·
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Der Wissenschaftler Norman Gürlebeck an seinem Arbeitsplatz im Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation. Hier erforscht er die Krümmung von Raum und Zeit bei Neutronensternen. ·

Bremen - Von Viviane ReinekingSie entstehen, wenn große Sterne kollabieren, wodurch ihr Kern sich extrem verdichtet. Wissenschaftler einer Arbeitsgruppe, der auch ein Bremer Forscher angehört, haben nun neue Erkenntnisse über Neutronensterne und die sie umgebende gekrümmte Raumzeit in einer Fachzeitschrift veröffentlicht.

Unabhängig von der Größe, der inneren Beschaffenheit und der Geschwindigkeit, mit der ein Neutronenstern – ein astronomisches Objekt, das am Ende seiner Sternenentwicklung steht – rotiert, weist die umgebende gekrümmte Raumzeit immer eine ähnliche Struktur auf. Diese Allgemeingültigkeit der Geometrie haben Wissenschaftler erforscht und darüber in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ berichtet.

Zu der Arbeitsgruppe gehört jeweils ein Wissenschaftler aus Indien, Portugal, Belgien sowie Norman Gürlebeck vom Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (Zarm) der Uni Bremen, das die Arbeitsgruppe leitet. Gürlebeck arbeitet seit zwei Jahren am Zarm und erforscht dort unter anderem grundlegende Fragen der Theoretischen Physik wie der Allgemeinen Relativitätstheorie und klärt auch mathematische Fragen. Neben Neutronensternen beschäftigt er sich auch mit Schwarzen Löchern und koordiniert Aktivitäten für Satellitenmissionen.

Der Roman „2001 – Odyssee im Weltraum“ handelt von mysteriösen Monolithen, deren innere Struktur sich jeglicher Untersuchung entzieht und die in unterschiedlichen Größen auftreten. Aber sie weisen eine erstaunliche Gemeinsamkeit in ihrer Geometrie auf: Das Verhältnis ihrer drei Kantenlängen ist eins zu vier zu neun. Ein Artikel im Wissenschaftsmagazin „Science“ von Forschern der Montana-State-Universität berichtete im vergangenen Jahr über eine ähnliche Eigenschaft bei Neutronensternen. Sie sind im Durchmesser nur rund zehn Kilometer groß, „dafür aber durchschnittlich schwerer als unsere Sonne“, so Gürlebeck. Wenn ein großer Stern kollabiert, werden enorme Massen auf vergleichsweise kleinem Raum konzentriert. Wie das Zarm mitteilt, bewirkt diese hochverdichtete Materie die Krümmung von Raum und Zeit in der Umgebung des Sterns, wobei diese von Größe und innerem Materiezustand des Sterns, der weitestgehend unbekannt sei, unabhängig ist.

„Neutronensterne sind in vielerlei Hinsicht extrem. Und Extreme sind stets gut, um die Grenzen unseres Wissens zu untersuchen und zu verschieben“, erklärt der 32-jährige Bremer Forscher die Faszination seiner Arbeit.

Verschiedene Wissenschaftler gingen daraufhin der Frage nach, in welchem Umfang diese Erkenntnis für komplexere Modelle und insbesondere für schnell rotierende und reale Neutronensterne Gültigkeit behält. Wissenschaftler der Arbeitsgruppe sind nun zu dem Ergebnis gekommen: Die Universalität der Struktur der Raumzeit um einen Neutronenstern bleibt auch bei beliebig schnell rotierenden Neutronensternen – manche drehen sich 700 mal pro Sekunde – bestehen. Dieser Nachweis, so das Zarm, stärke das Fundament der Universalität, so dass sich diese zu einem leistungsfähigen Werkzeug für Beobachtungen von Neutronensternen entwickeln könne.

Die Wissenschaftler sehen in der Erforschung von Neutronensternen das Potenzial, das bisherige Verständnis von Gravitation und anderen Grundkräften der Physik auf eine neue Ebene zu heben. Dadurch werden Neutronensterne zu vielversprechenden Laboratorien der physikalischen Grundlagenforschung.

http://www.zarm.uni-bremen.de

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