Einsteins Theorie besteht kosmologischen Test

Erstmals überprüft: Verteilung und Bewegung ferner Galaxien stimmt mit den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie überein

Galaxienhaufen
Galaxienhaufen

Berkeley (USA) - Die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins beschreibt die Schwerkraft als Krümmung von Raum und Zeit - und ist ein Grundpfeiler der modernen Kosmologie. Doch bislang konnte diese fundamentale Theorie nur innerhalb des Sonnensystems überprüft werden. Ein internationales Forscherteam hat die Relativitätstheorie nun erstmals auf kosmologischen Skalen von Milliarden von Lichtjahren getestet. Das Ergebnis, so berichten die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature", ist in guter Übereinstimmung mit den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Alternative Theorien lassen sich mit der derzeitigen Genauigkeit aber noch nicht völlig ausschließen.

"Der Vorteil einer Untersuchung auf kosmologischen Skalen ist, dass wir direkt alternative Theorien der Schwerkraft überprüfen können", erläutert Uros Seljak von der University of California in Berkeley, einer der beteiligten Forscher, "denn diese Theorien machen Vorhersagen über das, was wir beobachten können." Insbesondere hänge die Entwicklung großräumiger Strukturen im Kosmos wie beispielsweise Galaxienhaufen vom genauen Verlauf der Gravitation ab.

Der von Seljak und seinen Kollegen angewandte Test kombiniert deshalb Messungen der Verteilung der Galaxien auf großen Skalen, der zeitlichen Entwicklung großräumiger Strukturen im Kosmos und des großräumigen Gravitationslinseneffekts, also der Lichtablenkung an diesen großräumigen Strukturen. Die Forscher verwendeten die Daten von über 70.000 leuchtkräftigen Galaxien mit einer mittleren Entfernung von 5,5 Milliarden Lichtjahren sowie von 30 Millionen Hintergrundgalaxien aus dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS), der bislang größten Galaxien-Durchmusterung des Himmels.

Die Kombination der Daten ergab einen Prüfwert für die Gravitation von 0,39 ± 0,06, die Allgemeine Relativitätstheorie sagt einen Wert von 0,4 voraus. Anhand der Messungen von Seljak und seinen Kollegen lässt sich damit bereits ein spezielles Modell der so genannten Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie verwerfen. Doch viele andere alternativen Theorien sind im Rahmen der Messgenauigkeit noch mit den Ergebnissen verträglich. Bereits die nächste Generation der Galaxien-Durchmusterungen sollte aber, so die Forscher, eine endgültige experimentelle Unterscheidung zwischen der Allgemeinen Relativitätstheorie und alternativen Gravitationstheorien möglich machen.