Sternenpaar produziert Gravitationswellen

Cambridge (USA) – Die beiden Weißen Zwerge mit der Katalogbezeichnung J0651 umkreisen sich alle 12,75 Minuten auf einer extrem engen Bahn – und sie nähern sich einander für astronomische Verhältnisse rasant an. Ihre Umlaufzeit verkürzt sich pro Jahr um 0,31 Millisekunden. Das zeigen Messungen eines internationalen Forscherteams. Damit bestätigt das Sternenpaar eine wichtige Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie: Beschleunigt bewegte Massen strahlen Gravitationswellen ab, dadurch verliert ein enges Doppelsternsystem Energie. Die Wissenschaftler berichten im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“ über ihre Messungen.

„Unser Ergebnis ist die bislang sauberste und stärkste Entdeckung des Einflusses von Gravitationswellen“, sagt Warren Brown vom Smithsonian Astrophysical Observatory. Gemeinsam mit seinen Kollegen hat Brown 13 Monate lang die exakten Zeiten der gegenseitigen Verfinsterungen der Zwergsterne gemessen. Da wir von der Erde aus genau in die Bahnebene des 3000 Lichtjahre entfernten Systems blicken, ziehen die Sterne regelmäßig voreinander vorüber.

„Im Vergleich zum April 2011, als wir das Objekt entdeckt haben, kommt es nun sechs Sekunden früher als erwartet zu diesen Verfinsterungen”, erläutert Mukremin Kilic von der University of Oklahoma. Und Brown ergänzt: „Das ist ein Effekt der Allgemeinen Relativitätstheorie, der sich mit einer Armbanduhr messen lässt.“ Die Astronomen erwarten, dass sich der Effekt immer mehr beschleunigt – im Mai 2013 sollten die Verfinsterungen bereits 20 Sekunden früher auftreten als im April 2011. Und in etwa zwei Millionen Jahren kommt es zu einer Verschmelzung der beiden Weißen Zwerge.

Bislang ist es trotz großer Detektoranlagen wie LIGO nicht gelungen, Gravitationswellen direkt nachzuweisen. Russell Hulse und Joseph Taylor gelang mithilfe von radioastronomischen Beobachtungen ein indirekter Nachweis über den Energieverlust des Doppel-Pulsars PSR 1913+16 – eine Entdeckung, die den beiden Forschern den Physik-Nobelpreis einbrachte. Die Beobachtungen von Brown und seinen Kollegen sind nun der erste indirekte Nachweis von Gravitationswellen im Bereich des sichtbaren Lichts. J0651 sind das einzige bekannte Sternenpaar, dessen Umlaufbahn eng genug für eine derartige Messung ist – und die sich noch nicht gegenseitig berühren und dadurch ihre Bahnen verändern.