Aberration (Gravitation)

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Bei der Aberration der Gravitation handelt es sich um einen Effekt, der aufträte, wenn man das newtonsche Gravitationsgesetz mit einer endlichen Gravitationsgeschwindigkeit kombiniert.

In der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) tritt keine Aberration auf obwohl die Gravitation sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet.

[Bearbeiten] Newtonsche Gravitation

Würde man eine endliche Geschwindigkeit der Gravitation mit dem newtonschen Gravitationsgesetz kombinieren, wirkte die Gravitationskraft in einem Zweikörpersystem nicht in Richtung der gegenwärtigen Position des jeweils anderen Körpers, sondern auf eine Position, an der der Körper in der Vergangenheit war.

Dies lässt sich am besten durch ein Beispiel erklären. Betrachten wir die Erde und die Sonne und nehmen wir eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation an, die der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Dann würde auf die Erde eine Kraft in Richtung des Ortes wirken, an dem die Sonne vor 8 Minuten war und auf die Sonne wirkte eine Kraft in Richtung des Ortes, an dem die Erde vor 8 Minuten war. Diese Verzögerung hätte zur Folge, dass sich der Abstand zwischen Erde und Sonne ständig vergrößerte, das heißt die Orbits wären instabil.

Dies widerspricht der Beobachtung. Die Stabilität der Orbits lässt sich im newtonschen Modell nur erreichen, indem man eine höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation annimmt. Laplace^[1] gab diese mit 7·10⁶c an, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Diese hohe Geschwindigkeit der Gravitationswechselwirkung, die bei der newtonschen Gravitation nötig wäre, ist ein Angriffspunkt, den ein Großteil der Kritiker an der Le-Sage-Gravitation benutzten. Dieses Modell versuchte die newtonsche Gravitation durch die Abschattung einer Art Strahlung zu erklären.

[Bearbeiten] Allgemeine Relativitätstheorie

Hingegen erklärt die ART die Stabilität des Zweikörpersystems auch, und sogar genauer. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation ist dabei die (Vakuum-)Lichtgeschwindigkeit. Dennoch tritt keine Aberration auf, da durch Anteile des Gravitationsfeldes bewegter Körper, die in der allgemeinen Relativitätstheorie im Gegensatz zur newtonschen Gravitation auftreten, der Effekt fast genau aufgehoben wird.^[2]. Die Abweichung kann als Effekt von Gravitationswellen verstanden werden, der eine Verkleinerung der Bahnradien bewirkt. Die Aufhebung ist jedoch kein Zufall, sondern eine direkte Folge von Drehimpuls- und Energieerhaltung. Diese müssen erfüllt sein, da die Wirkung invariant unter Lorentztransformationen ist.

[Bearbeiten] Quellen

1. ↑ P. S. Laplace, A Treatise in Celestial Mechanics, Volume IV, Book X, Chapter VII, translated by N. Bowditch (Chelsea, New York, 1966)
2. ↑ S. Carlip, Aberration and the Speed of Gravity, 1999