Was die Welt aus früheren Sonnenfinsternissen gelernt hat

(SeaPRwire) –   Am Nachmittag des 29. Mai 1919 zogen Wolken über die kleine Vulkaninsel Principe vor der Westküste Afrikas hinweg. Arthur Eddington, Direktor des Cambridge Observatory in Großbritannien, wartete darauf, dass die Sonne hervorkam. Die Überreste eines morgendlichen Gewitters konnten alles zunichte machen.

Die Insel sollte ein seltenes und überwältigendes Schauspiel erleben: eine totale Sonnenfinsternis. Während sechs Minuten, der längsten Sonnenfinsternis seit 1416, würde der Mond die Sonne vollständig verdecken und einen Vorhang der Dunkelheit über einen schmalen Streifen der Erde ziehen. Eddington reiste in den Pfad der Sonnenfinsternis, um zu versuchen, eine der folgenreichsten Ideen seiner Zeit zu beweisen: Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie.

Eddington, ein Physiker, war einer der wenigen Menschen, die zu dieser Zeit die Theorie verstanden, die Einstein 1915 aufgestellt hatte. Doch viele andere Wissenschaftler waren durch die bizarre Vorstellung verwirrt, dass die Schwerkraft keine gegenseitige Anziehungskraft sei, sondern eine Krümmung der Raumzeit. Auch das Licht selbst würde dieser Krümmung unterliegen. Eine Sonnenfinsternis wäre also die beste Möglichkeit, um zu beweisen, ob die Theorie stimmt, denn wenn das Sonnenlicht vom Mond verdeckt würde, könnten Astronomen sehen, ob die Schwerkraft der Sonne das Licht ferner Sterne dahinter krümmt.

Zwei Teams von Astronomen gingen im März 1919 von Liverpool, England, aus an Bord von Schiffen, um die Sonnenfinsternis zu beobachten und die Sterne zu vermessen. Eddington und sein Team fuhren nach Principe, und ein anderes Team unter der Leitung von Frank Dyson vom Greenwich Observatory nach Sobral, Brasilien.

Die Totalität, die vollständige Verfinsterung der Sonne, würde um 2:13 Uhr Ortszeit in Principe stattfinden. Kurz bevor sich der Mond vor die Sonne schob, begannen sich die Wolken endlich aufzulösen. Für einen Moment war es völlig klar. Eddington und seine Gruppe machten schnell Bilder vom Hyaden-Sternhaufen, der an diesem Tag in der Nähe der Sonne gefunden wurde und sich im Sternbild Stier befindet. Die Astronomen verwendeten die damals beste astronomische Technologie, fotografische Platten, bei denen es sich um lange Belichtungen auf Glas statt auf Film handelt. Auf sieben der Platten erschienen Sterne, und auf anderen waren solare “Protuberanzen”, Gasfilamente, die von der Sonne strömen.

Eddington wollte in Principe bleiben, um die Hyaden zu messen, wenn es keine Sonnenfinsternis gab, aber ein Streik der Hafenarbeiter zwang ihn zur vorzeitigen Abreise. Später verglichen Eddington und Dyson beide die während der Sonnenfinsternis aufgenommenen Glasplatten mit anderen Glasplatten, die von den Hyaden an einem anderen Teil des Himmels ohne Sonnenfinsternis aufgenommen wurden. Auf den Bildern von Eddingtons und Dysons Expeditionen waren die Sterne nicht ausgerichtet. Der 40-jährige Einstein hatte recht.

“Alle Lichter im Himmel sind schief”, verkündete die New York Times, als die wissenschaftlichen Arbeiten veröffentlicht wurden. Die Sonnenfinsternis war der Schlüssel zu dieser Entdeckung – wie so viele Sonnenfinsternisse vor und seitdem neue Erkenntnisse über unser Universum ans Licht gebracht haben.

Um zu verstehen, warum Eddington und Dyson so weit reisten, um die Sonnenfinsternis zu beobachten, müssen wir über die Schwerkraft sprechen.

Seit mindestens den Tagen von Isaac Newton, der 1687 schrieb, glaubten Wissenschaftler, die Schwerkraft sei eine einfache Kraft der gegenseitigen Anziehung. Newton schlug vor, dass jedes Objekt im Universum jedes andere Objekt im Universum anzieht und dass die Stärke dieser Anziehung von der Größe der Objekte und den Entfernungen zwischen ihnen abhängt. Das ist eigentlich weitgehend korrekt, aber ein wenig differenzierter.

Bei viel größeren Maßstäben, wie bei Schwarzen Löchern oder Galaxienhaufen, greift die Newtonsche Schwerkraft zu kurz. Sie kann auch nicht die Bewegung großer Objekte, die sich nahe beieinander befinden, genau erklären, wie z. B. wie die Umlaufbahn von Merkur durch die Nähe zur Sonne beeinflusst wird.

Albert Einsteins folgenreichster Durchbruch löste diese Probleme. Die Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass die Schwerkraft keine unsichtbare Kraft der gegenseitigen Anziehung ist, sondern eine Verzerrung. Statt einer Art gegenseitigen Tauziehens reagieren große Objekte wie die Sonne und andere Sterne relativ zueinander, weil der Raum, in dem sie sich befinden, verändert wurde. Ihre Masse ist so groß, dass sie das Gefüge von Raum und Zeit um sich herum verbiegen.

Dies war ein seltsames Konzept, und viele Wissenschaftler hielten Einsteins Ideen und Gleichungen für lächerlich. Andere hielten sie aber für vernünftig. Einstein und andere wussten, dass, wenn die Theorie korrekt war und sich das Gefüge der Realität um große Objekte beugte, dann auch das Licht selbst dieser Biegung folgen müsste. Das Licht eines weit entfernten Sterns zum Beispiel würde sich um ein großes Objekt vor ihm, das uns näher ist – wie unsere Sonne – zu krümmen. Normalerweise ist es jedoch unmöglich, die Sterne hinter der Sonne zu beobachten, um diesen Effekt zu messen. Eine Sonnenfinsternis ändert dies.

Einsteins Theorie liefert eine Gleichung für die Stärke, mit der die Schwerkraft der Sonne die Bilder von Hintergrundsternen verschieben würde. Newtons Theorie sagt nur etwa die Hälfte dieser Verschiebung voraus.

Eddington und Dyson maßen den Hyadenschwarm, weil er viele Sterne enthält. Je mehr Sterne gebeugt werden, desto besser der Vergleich. Beide Wissenschaftlerteams stießen bei der Entdeckung auf seltsame politische und natürliche Hindernisse, die in dem Buch No Shadow of a Doubt: The 1919 Eclipse That Confirmed Einstein’s Theory of Relativity des Physikers Daniel Kennefick wunderschön beschrieben sind. Doch die Bestätigung von Einsteins Ideen war es wert. Das sagte Eddington in einem Brief an seine Mutter: “Die eine gute Platte, die ich gemessen habe, ergab ein Ergebnis, das mit Einstein übereinstimmt”, schrieb er, “und ich glaube, ich habe eine kleine Bestätigung von einer zweiten Platte.”

Die Eddington-Dyson-Experimente waren bei weitem nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler Sonnenfinsternisse nutzten, um tiefgreifende neue Entdeckungen zu machen. Die Idee geht auf die Anfänge der menschlichen Zivilisation zurück.

Sorgfältige Aufzeichnungen über Mond- und Sonnenfinsternisse sind eines der größten Vermächtnisse des alten Babylon. Astronomen – oder eigentlich Astrologen, aber das Ziel war das gleiche – konnten sowohl Mond- als auch Sonnenfinsternisse mit beeindruckender Genauigkeit vorhers