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Die Sonnenfinsternis, die Einsteins Theorie bewies

Vor 100 Jahren, am 29. Mai 1919, veränderte ein himmlisches Ereignis unser physikalisches Weltbild. Denn eine Sonnenfinsternis lieferte an jenem Tag den Beweis, dass Albert Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie Recht hatte. Die während der Verdunklung der Sonne erhobenen Beobachtungsdaten bewiesen, dass Licht durch die Schwerkraft gekrümmt wird – erst dieses Ereignis machte Einstein zum Weltstar und seine Theorie zum Fundament unseres physikalischen Weltbilds.

Albert Einstein während einer Vorlesung in Wien, 1921
1919 begann Albert Einsteins Aufstieg zum internationalen Star, In den Jahren danach erschienen Tausende von Zeitungsartikeln, die sich nicht nur mit seiner Theorie, sondern auch mit seiner Person befassten.
Wir schreiben den 29. Mai 1919. An diesem Tag tut sich am Himmel über Westafrika etwas Ungewöhnliches: Der Mond schiebt sich vor die Sonne und verdunkelt sie – eine Sonnenfinsternis. Eine solche Eklipse ist zwar ein faszinierendes Schauspiel, aber so selten nun auch wieder nicht. Dennoch sorgt diese Finsternis vor 100 Jahren auf fast der ganzen Welt für gespannte Erwartung. Es werden sogar eigens Expeditionen aus Europa nach Afrika und Südamerika entsandt, um diese Sonnenfinsternis genauestens zu beobachten.

Der Grund: Diese Verdunkelung der Sonne könnte den entscheidenden Beweis für die 1915 veröffentlichte Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein erbringen. Nach Einsteins Theorie krümmen große Massen die Raumzeit und als Folge wird selbst das Licht in der Nähe eines solchen Körpers abgelenkt - eine revolutionäre Vorstellung. Denn nach der auf Isaacs Newtons Gesetzen basierenden Lehrmeinung können nur Objekte mit einer Masse von der Schwerkraft beeinflusst werden, nicht aber das Licht – so jedenfalls denkt man damals.

Fotografie der Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919
Fotografie der Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919 mit markierter Position einiger Sterne.

Es fehlt ein Beweis

Kein Wunder, dass viele Kollegen Einsteins zwar von dessen neuer Theorie beeindruckt sind, aber skeptisch bleiben. Ihnen fehlt ein experimenteller Beweis für diese radikal neue Vorstellung von Kosmos, Zeit und Raum. Einen Beleg könnte allerdings ein Blick in den Himmel liefern: Wenn das Licht ferner Sterne dicht an der Sonne vorbeistrahlt, dann müsste die Schwerkraft der Sonne seine Bahn leicht verändern. Die scheinbare Position der Sterne erschiene verzerrt.

Dummerweise lässt sich dies aber unter normalen Umständen nicht nachweisen, weil die Sonne jeden noch so hellen Stern überstrahlt. Hier kommt nun die Sonnenfinsternis ins Spiel: Während der Mond die helle Sonnenscheibe verdeckt, wird es gerade dunkel genug, um nahe Sterne noch erkennen zu können. Vergleicht man ihre Position nun mit der zu einem Zeitpunkt, an dem die Sonne weit von ihnen entfernt steht, kann man feststellen, ob es eine Verzerrung durch die Sonnenschwerkraft gibt.

Schema: Ablenkung des Sternlichts durch das Gravitionsfeld der Sonne
Das Gravitationsfeld der Sonne lenkt das Licht ferner Stern so stark ab, dass eine Positionsverschiebung messbar ist.

Expedition mit Hindernissen

Genau diesen Effekt will am 29. Mai 1919 der britische Astronom Arthur Eddington mit seinem Team überprüfen. Er hat über Umwege von Einsteins neuer Theorie der Gravitation und ihren Auswirkungen auf das Licht erfahren – denn 1915 lagen Deutschland und England noch im Krieg. Begeistert studiert Eddington Himmelskarten und findet heraus, dass die Sonne während ihrer Verfinsterung dicht an dem gut sichtbaren Sternehaufen der Hyaden stehen wird.

Allerdings: Solange der Erste Weltkrieg andauert, hat der Astronom kaum eine Chance, die spezialisierten Teleskope zu bekommen, die er für die Beobachtung benötigt. Die Zeit wird knapp. Als der Krieg im November 1918 endet, muss daher alles sehr schnell gehen. Doch Eddington hat Glück: Er und sein Team können im Februar 1919 per Schiff nach Principe, einer kleinen Insel im Golf von Guinea, aufbrechen. Ein zweites Team schifft sich nach Sobral in Brasilien ein, um die Messungen von dort aus durchzuführen.

Als der entscheidende Moment endlich da ist, droht alles in letzter Minute zu scheitern: Der Himmel über Principe ist bewölkt und in Sobral hat der große Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht die Optiken verzogen. Dennoch gelingt es beiden Teams, ein paar Aufnahmen des Himmels im Umfeld der Sonne zu machen. Zurück in Großbritannien, machen sich die Astronomen nun daran, ihre Daten auszuwerten.

Teleskope für die Beobachtung der Sonnenfinsternis
Am 29. Mai 1919 im brasilianischen Sobral aufgebaute Teleskope für die Beobachtung der Sonnenfinsternis.

Superstar Einstein

Am 6. November 1919 ist es endlich soweit: Eddington und seine Mitstreiter veröffentlichen die Ergebnisse ihrer Messungen. Und tatsächlich: Das Team aus Sobral kommt auf eine Positionsverschiebung von 1,98 Bogensekunden, Eddington hat in Principe eine Verzerrung von 1,61 Bogensekunden gemessen. Damit liegen beide weniger als zwei Standardabweichungen von Einsteins errechnetem Wert von 1,74 entfernt. Seine Theorie ist damit bestätigt.

Die Nachricht vom Beweis der Allgemeinen Relativitätstheorie geht um die Welt – und macht Einstein fast über Nacht zum Star. Die London Times titelt am nächsten Tag: „Revolution in der Wissenschaft – Neue Theorie des Universums“. Und auch in anderen Ländern ziert nun Einsteins Konterfei die Titelseiten der Zeitungen, erscheinen populärwissenschaftliche Texte, die die Bedeutung der neuen Theorie für das physikalische Weltbild erklären.

Museu do Eclipse am Patrocínio-Platz, Sobral
Im Zentrum von Sobral erinnert heute das Museu do Eclipse an die historische Sonnenfinsternis.

DAL, 29.05.2019
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