Wo sind die Sterne wirklich? Wissenschaftler erklären, dass das, was wir am Himmel sehen, eine Fata Morgana ist

Das Universum ist in ständiger Bewegung. Was wir sehen, ist jedoch nur eine Projektion, ein durch die Gesetze der Physik verzerrtes Bild, und die Sterne, die wir bewundern, befinden sich in Wirklichkeit an anderen Positionen als denen, die wir wahrnehmen.

Universum, Physik
Wissenschaftler entwickeln eine neue Methode zur Bestimmung der tatsächlichen Position von Sternen

Wenn wir in den Nachthimmel schauen und die Sterne sehen, die die Dunkelheit erhellen, neigen wir dazu zu glauben, dass die Sterne, die wir sehen, sich genau an dem Ort befinden, an dem wir sie wahrnehmen. Doch was wir sehen, ist nichts weiter als eine Fata Morgana.

Um den Weltraum genau zu erforschen und Bedrohungen zu erkennen, ist es unerlässlich, diese Fata Morgana genau zu verstehen , insbesondere wenn es sich um Objekte wie Asteroiden oder Exoplaneten handelt, die auf unseren Planeten zusteuern könnten.

Licht biegt sich in Gegenwart der Schwerkraft

Der Grund für diese Verschiebungen ist ein Phänomen, das als Lichtstrahlbeugung bezeichnet wird und durch die Wechselwirkung des Lichts mit der Schwerkraft, genauer gesagt mit starken Gravitationsfeldern, wie dem der Sonne, verursacht wird.

Wenn das Licht eines Sterns oder eines Objekts in der Nähe eines starken Gravitationsfeldes vorbeifliegt, werden seine Strahlen - die sich normalerweise in einer geraden Linie bewegen - gekrümmt, so dass sie nicht direkt zu uns gelangen. Dies führt dazu, dass die scheinbare Position dieser Objekte nicht mit ihrer tatsächlichen Position im Raum übereinstimmt.

Der Effekt ist zwar relativ gering, kann aber bei hochpräzisen Studien, wie z. B. in der Astrometrie, einem Bereich, der die Position und Bewegung der Sterne untersucht, zu einem sehr großen Fehler führen.

Dieses Phänomen ist nicht neu. Seit Newton ist bekannt, dass das Licht beim Durchqueren von Gravitationsfeldern abgelenkt wird, doch war es der deutsche Wissenschaftler Johan Georg von Soldner, der im 19. Jahrhundert als Erster den Ablenkungswinkel des Lichts beim Auftreffen auf die Sonnenscheibe berechnete: 0,87 Bogensekunden. Obwohl er klein ist, war er für die damalige Zeit eine überraschende Entdeckung.

Neue Methoden zur Vermessung des Kosmos

Die Ablenkung des Lichts durch die Schwerkraft eines massiven Körpers ist seit mehr als drei Jahrhunderten Gegenstand intensiver Forschung, und Experten suchen weiterhin nach Möglichkeiten, diese Berechnungen so genau wie möglich zu machen.

Die Beugung des Lichts im Weltraum wird genutzt, um die Masse entfernter Sterne zu bestimmen, die Eigenschaften einer Galaxie am Horizont zu verstehen oder schwarze Löcher zu finden.

Kürzlich hat eine Gruppe von Wissenschaftlern eine neue Technik vorgeschlagen, die diese Messungen verbessert. Eine der revolutionärsten ist die so genannte "materielle Medienfokussierung". Diese Idee besagt, dass die Schwerkraft wie eine Art riesige Linse wirkt, die das Licht beim Durchgang krümmt.

Einfach ausgedrückt: Anstatt sich die Schwerkraft als eine Kraft vorzustellen, die Objekte zusammenzieht, stellt man sie sich als ein transparentes Material vor, wie Glas, das jedoch seine Dichte verändern kann. Wenn Licht durch dieses Material hindurchgeht, wird es gebeugt, ähnlich wie beim Durchgang von Licht durch ein Vergrößerungsglas.

Der Ansatz des materiellen Mediums ist ein Weg, um zu visualisieren und zu untersuchen, wie die Schwerkraft den Weg des Lichts beeinflusst, indem man ihn mit der Wirkung vergleicht, die ein transparentes Material auf das Licht hat.

Diese Technik wurde erfolgreich auf die Untersuchung der Flugbahnen der Asteroiden Apophis und Dimorphos angewandt. Dieser Durchbruch verbessert nicht nur das theoretische Verständnis der Wechselwirkung zwischen Licht und Himmelsobjekten, sondern bietet auch praktische Anwendungen für die Erforschung und Überwachung des Weltraums. Im Falle dieser Asteroiden ermöglichen die neuen Gleichungen beispielsweise eine genauere Anpassung ihrer Positionen. Während im Fall von Apophis die Unterschiede geringfügig sein könnten, könnten diese Korrekturen im Fall von Dimorphos erhebliche Auswirkungen auf künftige Studien seiner Umlaufbahn haben.

Experten zufolge könnten diese Berechnungen auch auf Systeme außerhalb des Sonnensystems angewandt werden, wie etwa auf Proxima Centauri, den sonnennächsten Stern, und seinen bekannten Planeten Proxima Centauri b. Den neuen Ergebnissen zufolge wäre der Winkelfehler ähnlich groß wie die Größe des Sterns, was Korrekturen bei der Untersuchung seiner Umlaufbahn erfordern würde.

Darüber hinaus sind diese Berechnungen für künftige Missionen, wie die des Weltraumteleskops Euclid, unerlässlich, um genauere Beobachtungen zu machen und genauere Karten der Massenverteilung in Galaxienhaufen zu erstellen.

Quellenhinweis

An accurate equation for the gravitational bending of light by a static massive object , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2024. Oscar del Barco et. to the.