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An der Schwelle zur Gravitationswellenastronomie

Der englische Physiker Isaac Newton (1643 – 1727) schloss aus der Beobachtung eines zu Boden fallenden Apfels, dass dafür eine Kraft verantwortlich sein müsse, die Gravitation. Sie stellt nach seiner Vorstellung eine Anziehungskraft zwischen allen Körpern dar und hängt von deren Massen und ihrem Abstand ab. Er erkannte, dass diese Kraft auch die Planeten auf ihrer Bahn um die Sonne hält. Kleine Differenzen zwischen Newtons Voraussagen und den immer genaueren astronomischen Beobachtungen (Stichworte: Lichtablenkung im Schwerefeld der Sonne; Periheldrehung des Merkur) führten Albert Einstein (1879 – 1955) zu einer radikal anderen Sicht der Dinge. Mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie gab er vor 90 Jahren eine andere Erklärung der Gravitationswirkungen und schuf damit ein völlig neues Bild unserer Welt. Massen krümmen den Raum. Während für Newton Raum und Zeit den starren Hintergrund aller physikalischen Vorgänge bildeten, erkannte Einstein, dass Raum und Zeit sich gegenseitig beeinflussen und am Geschehen teilnehmen. Insbesondere wird die Raumzeit durch die in ihr enthaltenen Massen verformt und erhält so eine Krümmung.

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Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

Sterne und Weltraum – Weltformel: Lässt sich die Quantenphysik mit der Schwerkraft vereinen?

Seit einem Jahrhundert versuchen Fachleute, die Quantenphysik mit der Schwerkraft zu vereinen. Die Geschichte ist durchzogen von vielen Durchbrüchen, Wendungen und Streitigkeiten. Wir geben Ihnen einen Überblick über die Entwicklungen der wichtigsten Ansätze. Weiter informieren wir Sie über den neuen interstellaren Besucher 3I/ATLAS, der im Juli 2025 auf seiner Durchreise durch unser Sonnensystem entdeckt wurde, und stellen ein prämiertes »Jugend forscht«-Projekt vor, bei dem Schüler mittels öffentlicher Daten und eigener Beobachtungen einen Exoplaneten nachweisen konnten. Darüber hinaus: Die erste Frau auf einem Astronomielehrstuhl und, weshalb es im Oriontrapez durch veränderliche Sterne zu seltenen Himmelsschauspielen kommt. Ein spannender Blick in Astronomie und Forschung.

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