In der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die sämtliche Phänomene der Gravitation exzellent beschreibt, gibt es einen merkwürdigen Effekt: Rotierende Massen ziehen Objekte in ihrer nächsten Umgebung in Drehrichtung mit sich. Dieser schwierig zu messende Lense-Thirring-Effekt wurde bereits experimentell nachgewiesen, nämlich bei Satelliten, die von der Erde mitgezogen werden. Nun ist es Astronomen um Vivek Venkatraman Krishnan vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn gelungen, das Mitschleppen auch in einem engen Doppelsternsystem zu beobachten. Die Bahnebene des Radiopulsars PSR J1141-6545 taumelt durch den Einfluss eines nahen, sich schnell drehenden Weißen Zwergs, wie Forscher anhand von über mehrere Jahre gesammelten Beobachtungsdaten herausgefunden haben.

Der Zug der rotierenden Raumzeit

Laut Relativitätstheorie krümmen Massen das Raumzeit-Kontinuum. Körper fallen im Schwerefeld der Erde, weil sie der verbeulten Raumzeit folgen. Doch Einsteins Physik bietet noch ein weiteres verblüffendes Phänomen: Rotierende Massen ziehen andere Körper mit sich und versetzen sie ebenfalls in Rotation. Dieses Raumzeit-Karussell wird umso stärker, je näher ein Objekt an die sich drehende Masse herankommt. Die beiden österreichischen Physiker Joseph Lense und Hans Thirring hatten das Phänomen bereits im Jahr 1918 auf der Grundlage von Einsteins Theorie vorhergesagt – doch erst im Jahr 2004 gelang der experimentelle Nachweis des Effekts bei Satelliten im Orbit der sich drehenden Erde.

Schnell rotierende Sternüberreste sind ideal

Bei kompakten und sich rasch drehenden Massen ist der Lense-Thirring-Effekt viel stärker ausgeprägt und damit leichter zu messen. Das nun beobachtete Duo aus Neutronenstern und Weißem Zwerg entpuppte sich als ideales Testobjekt, nicht nur wegen der großen Massen der Objekte. Auch ist der Weiße Zwerg älter als der Neutronenstern; von derartigen Systemen sind bislang nur zwei bekannt.

Das ist wichtig, da der ursprünglich masseärmere Partnerstern Materie von seinem schwereren Partner aufsammelt. Nur so konnte er mehr Masse gewinnen, um in einer Supernova zu explodieren und einen Neutronenstern zurückzulassen. Dieser wiederum konnte seine Rotation allerdings nicht mehr durch weiteren Massentransfer erhöhen, weil der Partner ja schon ein Zwergstern war. Damit weist das System eine entscheidende Besonderheit auf: Die Rotationsachse des Pulsars ist zufällig orientiert und steht nicht, wie sonst üblich, senkrecht zur Bahnebene des Doppelsystems. Das ist eine gute Voraussetzung für einen ausgeprägten Lense-Thirring-Effekt, den der Zwergstern in diesem Fall auf den Pulsar ausüben müsste.