Später, nach einem Jahrhundert, als Albert Einstein die allgemeine Relativitätstheorie vorstellte, verfügen die Astronomen immer noch über einen fruchtbaren Boden für wissenschaftliche Beobachtungen und Experimente.
Einsteins revolutionäre Idee leitet sich aus seiner vor zehn Jahren veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie ab, in der Raum und Zeit zu einem einzigen Kontinuum von Raum und Zeit kombiniert wurden.
Die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigte Gravitationseffekte nicht. Einstein arbeitete weitere 10 Jahre, um die Physik zu verstehen, bevor seine Entdeckung in vier Teile eines Vortrags an der Preußischen Akademie der Wissenschaften einfloss, der am 25. November 1915 endete.
"Bis Albert Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, hielten wir die Schwerkraft für eine Art magische Kraft", sagte die NASA-Astrophysikerin Ira Thorpe vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.
Nach der Theorie von Isaac Newton, der die Physik 200 Jahre lang beherrschte, sollten sich alle anderen Massen im Rest des Universums sofort bewegen, wenn sich die Masse in einem Teil des Universums bewegt.
Dieses Konzept widerspricht jedoch der Implikation von Einsteins spezieller Relativitätstheorie, die ein universelles Tempolimit festlegte, wonach sich nichts schneller bewegen kann als die Lichtgeschwindigkeit.
Beispiel: Plötzlich verschwindet die Sonne eines Tages . Laut der Newtonschen Physik wird der Effekt sofort auf der Erde zu spüren sein. Nach Einsteins Theorie wird es ungefähr acht Minuten dauern, bis eine Entfernung von 93 Millionen Meilen zwischen der Erde und der Sonne erreicht ist, bevor wir es bemerken. Einstein erkannte auch, dass die Masse Gravitationswellen biegen konnte, als würde eine Bowlingkugel auf einem Trampolin rollen.
Eine der neuesten Facetten der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Suche nach Gravitationswellen, die durch Wellen in der Raumzeit verursacht werden, die von massiven Objekten verursacht werden.
So wie eine Bowlingkugel mehr durch ein Trampolin als durch einen Baseball fällt, verformen Objekte wie Schwarze Löcher die Raumzeit mehr als relativ unbedeutende Objekte wie die Sonne.
"Es gibt ein ganzes Spektrum von Gravitationswellen, genauso wie es ein ganzes Spektrum von elektromagnetischen Wellen gibt. Wir haben Radio-, Infrarot-, Ultraviolett-, sichtbare Röntgenstrahlung, Gravitationswellen haben die gleichen Arten", sagte Thorpe.
Obwohl Astronomen noch keine Anzeichen von Gravitationswellen gefunden haben, wissen sie, dass sie dank Computersimulationen existieren.
Die längsten Gravitationswellen wurden infolge des Urknalls vor 13, 8 Milliarden Jahren, erzeugt. "Sie erstrecken sich über das gesamte Universum, während es sich ausdehnt. Sie dehnen sich zusammen mit dem Universum aus", sagte Thorpe.
Einige Wissenschaftler untersuchen die Überreste der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die eigentümliche Fingerabdrücke von Gravitationswellen sind. Andere jagen Gravitationswellen von massiven, sich schnell bewegenden Objekten wie doppelten Schwarzen Löchern. Im Gegensatz zu den meisten Teleskopen ähneln elektromagnetische Teleskope, mit denen Gravitationswellen erfasst werden, eher Mikrofonen.
„Man bekommt von allen Seiten eine Menge Daten und analysiert sie dann einfach“, sagte sie.
Die allgemeine Relativitätstheorie war über 100 Jahre vorherrschend, könnte aber bald vor der schwierigsten Prüfung stehen. Ein globales Netzwerk von Radioteleskopen, die zu einem gemeinsamen Teleskop verbunden sind, sucht nach einem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraßengalaxie.
Schwarze Löcher sind Objekte, die so dicht sind, dass selbst Lichtphotonen die Krümmung der Raumzeit nicht vermeiden können. Diese Monster werden verwendet, um die allgemeine Relativitätstheorie zu testen.
Obwohl das Schwarze Loch selbst per Definition nicht beobachtet werden kann, hoffen die Wissenschaftler, seinen Einfluss zu verfolgen, um zu sehen, wie Einsteins Theorie funktioniert. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, festzustellen, ob die allgemeine Relativitätstheorie für die nächsten 100 Jahre gültig sein wird.
