Schweizer Ingenieur und Architekt Band (Jahr): 97 - E

Objekttyp:
Singlepage
Zeitschrift:
Schweizer Ingenieur und Architekt
Band (Jahr): 97 (1979)
Heft 11
PDF erstellt am:
23.10.2017
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Schweizer Ingenieur und Architekt
Umschau
11/79
Umschau
Nachweis von Schwerewellen?
US-Wissenschaftler beobachteten auffällige
Bahnveränderung an Doppelstern
(AD) Vieles spricht dafür, dass dem amerika¬
nischen Astrophysiker Joseph Taylor mit
zwei Kollegen der indirekte Nachweis dafür
gelungen ist, dass Schwerewellen existieren.
Wie Taylor auf dem internationalen Sympo¬
sium über relativistische Astrophysik im De¬
zember 1978 in München berichtete, könnten
die Ergebnisse vierjähriger Untersuchungen
an einem bestimmten Doppelstern mit Hilfe
des Radioteleskops von Arecibo (Puerto
Rico) so interpretiert werden, dass die beobä||eji|ete Bahnveränderung auf die Aussen¬
dung von Gravitationswellen zurückzufüh¬
ren ist Das Instrument mit seiner 300 m
grossen Parabolantenne ist das leistungs¬
stärkste bzw. empfindlichste Gerät, über das
die Astrophysik gegenv«tig verfügt
Das Objekt ist kein gewöhnlicher Doppel¬
stern. Vielmehr handelt es sich um einen Pul¬
sar samt einem massiven, für optische und
radioastronomische Beobachtungen jedoch
«stummen» Partner. Zum ersten Mal seit der
Entdeckung der Pulsare im Jahr 1967 fanden
Prof. Taylor (Universität Massachusetts),
Peter M. McCulloch (Universität Tasmanien,
Australien) und Lee A. Fowler (Univeftnflt-*
Massachusetts) im Jahr 1974 einen Pulsar als
Begleiter eines anderen StentsWBüi die Astro¬
nomie war dies von ganz besonderer Bedeu¬
tung, weil dem Objekt, dessen beide Kompo¬
nenten aus Massen ungeheurer Dichte beste¬
hen müssen, zum ersten Mal eine Chance ge¬
geben war, die von Einstein vorausgesagten
Auswirkungen einer Abstrahlung von Gravi¬
tationsenergie zu beobachten.
Die Astrophysik kennt inzwischen 320 Pul¬
sare. Es sind Radioquellen im Universum,
die ihre Signale in ganz exakten Zeittakten,
meist stark gebündelt, und in einem jeweils
für den einzelnen Pulsar typischen Signalmuster aussenden. Man hält sie für die Über¬
reste explodierter und kollabierender Sterne,
die sehr schnell rotieren. Die Restmasse hat
sich so stark verdichtet, dass ein Teelöffel
voll davon eine Milliarde Tonnen wiegen
würde. Ein solcher Stern ist sehr klein, hat
nur etwa 10 km Durchmesser. Aber die
Dichte seiner Materie erreicht unvorstellbar
hohe Werte. Elektronen und Protonen sind
zu Neutronen zusammengepresst. Von che¬
mischen Elementen oder Reaktionen kann
also keine Rede mehr sein. Allein in dem galaktischen System, zu dem unser Sonnensy¬
stem gehört, dürfte es Millionen von Pulsa¬
dern geben. Die meisten von Urnen sind je¬
doch selbst für die empfindlichsten der auf
der Erde vorhandenen Radioteleskope «un¬
sichtbar».
Der von Taylor und Mitarbeitern nunmehr
vier Jahre lang beobachtete Pulsar (er erhielt
nach der Entdeckung die Bezeichnung PSR
1913+16) sendet alle sechshundert st el Se¬
kunde einen Radioblitz in Richtung Erde.
Dass er einen Partner haben und das Ganze
ein Doppelsystem sein muss, ergab sich dar¬
aus, dass in einer Periode von 7,75 Stunden
die «Normal»-Frequenzen scheinbar ver¬
kürzt und dann wieder verlängert aufgenom¬
men werden. Auch ist die vom Pulsar ausge¬
sandte elektromagnetische Strahlung offen¬
bar einem starken Gravitationseffekt durch
den Partner unterworfen, den der Pulsar auf
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O. H. Ammann 1879-1965
Zum 100. Geburtstag des Brückenbauers Othmar H. Ammann haben die PTT einen Sonderbrief mit Son¬
dermarke herausgegeben. Ammann, dessen Bauwerke in den Vereinigten Staaten stehen, wird dieses
Jahr hierzulande allenthalben gedacht. So eröffnet das Museum zu Allerheiligen in Schaffhausen am
25. März eine Ausstellung «Othmar H. Ammann - die Entwicklung des Grossbrückenbauers».
einer stark exzentrischen Bahn in knapp 8
Stunden einmal umkreist, wobei er durch¬
schnittlich 300 km je Sekunde zurücklegt
Der Pulsar-Doppelstern gehört zu unserem
Milchstrassensystem und befindet sich in
15 000 Lichtjahren Entfernung von der Erde
in der galaktischen Ebene.
In vier Jahren verringerte sich die Umlaufzeit des Pulsars um vier zehntausendstel Se¬
kunden. Eine Verkürzung um eine zehntau¬
sendstel Sekunde im Jahr wird in der allge¬
meinen Relativitätstheorie vorausgesagt,
wenn sehr schnell und asymmetrisch sich be¬
wegende kompakte Massen durch die Abstrahlung von Gravitationswellen Energie
verlieren. Taylor ist "jetzt auf Grund der
Messdaten überzeugt, dass es die von Albert
Einstein im Jahr 1916 postulierten Gravita¬
tionswellen tatsächlich gibt
Die beiden Objekte nähern sich infolge der
Abstrahlung von Gravitationsenergie immer
mehr. Und wenn die Umlaufbahn kleiner
wird, verkürzt sich auch die Zeit, die der Pul¬
sar für einen Umlauf um den anderen Stern
benötigt. Bei diesem könnte es sich nach
einer Verlautbarung der Nationalen Wissenschaftsstiftung (NSF) der USA um einen
zweiten, jedoch «stummen» Pulsar, viel¬
leicht aber auch um ein sogensij&ntes Schwar¬
zes Loch handeln. Die Existenz dieser Objek¬
te war bisher noch nicht nachzuweisen. Ge¬
mäss theoretischen Überlegungen und Be¬
rechnungen sind sie jedoch dann zu erwar¬
ten, wenn Sterne unter der Wirkung ihres
eigenen Gravitationsfeldes so stark - und
noch viel mehr als ein Pulsar - verdichtet
worden sind, dass die Gravitationskraft an
der Oberfläche sogar das Licht zurückhält,
das der Stern aussenden würde. Die Quanten
elektromagnetischer Strahlung vermögen
aus dem Schwerefeld nicht mehr herauszu¬
kommen. Der Stern ist unsichtbar, ein
«Schwarzes Loch». Allerdings könnte die
Beobachtung spezieller Wirkungen von Gra¬
vitationskräften sei ne Existen z verraten.
Nach Meinung Taylors solIten die während
der vierjährigen Beobachtung gewonnenen
Erkenntnisse dazu beitragen, die in einer
Anzahl von Laboratorien in den USA und
anderen Ländern laufenden Experimente,
Schwerewellen aus dem Kosmos zu registrie¬
ren, mit grösstem Nachdruck weiterzufüh¬
ren. Apparate auf der Erde bauen zu wollen,
die solche Wellen für die Durchführung von
Versuchen erzeugten, um sie nachweisen und
messen zu können, wäre sinnlos. So ist die
Forschung auf ausserirdische Quellen ange¬
wiesen. Es kommt nun darauf an, Detekto¬
ren zu entwickeln, die empfindlich genug
sind, um zumindest auf gerichtet abgestrahl¬
te Gravitationswellen aus dem Kosmos rea¬
gieren zu können. Da diese - im Gegensatz
z. B. zu elektromagnetischen Wellen - die
Erde nahezu ungestört durchlaufen, ange¬
sichts der Entfernung zu ihrer Quelle aber
äusserst schwach sind, ist es schwer, die auf
unserem von Natur aus unruhigen Planeten
überhaupt mit Messinstrumenten zu erfas¬
sen.
Der amerikanische Physiker Joseph Weber
(Universität Maryland) bemüht sich darum
seit Ende der fünfziger Jahre. Die Messaus¬
rüstungen und Messverfahren wurden bei
ihm und inzwischen in anderen Instituten das Max-Planck-Institut fiir Astrophysik in
Garching ist z. B. mit einem Laser-Interferometer an den Versuchen beteiligt - ständig
weiter verbessert (Für ein erstes ausserirdisches Experiment hatte im Dezember 1972
die letzte APOLLO-Mannschaft sogar ein
auf dem
Gravitationswellen-Messgerät
Mond installiert)
Vor einem Jahrzehnt ging Weber zum ersten
Mal an die Öffentlichkeit und konnte An¬
fang der siebziger Jahre auf wissenschaftli¬
che Konferenzen von verblüffenden Ergeb¬
nissen berichten - u.a. von zwei täglichen
Messspitzen, die dann auftraten, wenn die in
mehr als 1000 km Abstand voneinander in
Ost-West-Richtung aufgestellten Detektoren
zum Zentrum der Milchstrasse hin oder in
die Gegenrichtung «horchten». Mit grösster