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Naturkonstante besteht Zwerg-Test

Grafik zeigt weiß gleißende Kugel, trichterförmiges Schwerepotenzial, Sternenhintergrund [1] Die Naturkonstanten scheinen ihren Namen zu Recht zu tragen, zeigt eine Untersuchung australischer Wissenschaftler. Selbst in der extremen Gravitation über einem ausgebrannten Stern, einem Weißen Zwerg, weist eine wichtige physikalische Konstante demnach ihren vertrauten Wert auf.

Grafik: UNSW

„Die Idee, die Gesetze der Physik könnten abhängig von der jeweiligen Umgebung im Kosmos sein, ist eine kühne Behauptung und erfordert solide Belege“, erklärt Julian Berengut von der University of New South Wales in Sydney. Doch obgleich das Schwerefeld über dem Weißen Zwerg etwa 30.000 Mal stärker sei als in einem irdischen Labor, reichten die vorhandenen Daten derzeit nicht aus, um einen entsprechenden Effekt nachzuweisen.

Tatsächlich legen physikalische Theorien, unter anderem von Berengut und Kollegen selbst aufgestellt, einen Einfluss der Umgebung auf die Werte der Naturkonstanten nahe. In früheren Studien hatten die Forscher bereits versucht, entsprechende Veränderungen im Licht ferner Galaxien nachzuweisen – ohne klaren Erfolg. Nun diente ihnen ein knapp 150 Lichtjahre weit entfernter Weißer Zwerg mit der Bezeichnung G191-B2B als kosmisches Versuchslabor.

Der Weiße Zwerg besitzt die Hälfte der Sonnenmasse, ist nach seinem Ausbrennen allerdings auf nur 2 Prozent der Größe der Sonne geschrumpft. Berengut und Kollegen analysierten Ultraviolett-Spektren des Objekts, die das Weltraumteleskop Hubble aufgenommen hatte. Ionisierte Eisen- und Nickelatome in der Atmosphäre des Sterns verursachen dunkle Linien in diesen Spektren, da sie einen Teil des Sternenlichts absorbieren. Die genaue Lage dieser Linien hängt von der Stärke der Wechselwirkung elektrisch geladener Teilchen mit Strahlung ab, in der Physik beschrieben durch die Feinstrukturkonstante Alpha. Bei der Analyse von fast 130 Linien fanden die Forscher jedoch keine deutlichen Belege für Abweichungen der Linienpositionen von den Literaturwerten.

„Wir haben ermittelt, dass der Unterschied von Alpha im starken Schwerefeld des Weißen Zwergs und ihrem Wert auf der Erde weniger als ein Zehntausendstel betragen muss“, so Berengut weiter. Nach Ansicht des Forschers und seiner Kollegen wird die Aussagekraft ihrer Analyse derzeit vor allem durch die Ungenauigkeit der Labormessungen an Eisen- und Nickelatomen eingeschränkt. Mit besseren Referenzwerten könne man durchaus eine Abweichung von einem Millionstel nachweisen. „Das würde helfen zu entscheiden, ob Alpha tatsächlich eine Naturkonstante ist oder nicht.“

Forschung: Julian C. Berengut, Victor V. Flambaum und John K. Webb, School of Physics, University of New South Wales, Sydney; und andere

Veröffentlichung Physical Review Letters, Vol. 111(1), 010801, DOI 10.1103/PhysRevLett.111.010801 [2]; Preprint arXiv:1305.1337

WWW:
School of Physics, University of New South Wales [3]
Homepage Julian Berengut [4]
Feinstrukturkonstante [5]
White Dwarf Stars [6]

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