Wissenschaftsgeschichte Die Sonnenfinsternis, die Einsteins Ruhm begründete

Die totale Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919 bot Astronomen die Chance, Albert Einsteins Ideen experimentell zu überprüfen.

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  • Am 29. Mai 1919 wurde Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie anhand einer Sonnenfinsternis erstmals experimentell bestätigt.
  • Laut Einsteins Gleichungen lenkt eine große Masse wie die Sonne einen Lichtstrahl geringfügig ab. Dies lässt sich aber nur beobachten, wenn die Sonne verdunkelt ist und die Sterne dahinter sichtbar.
  • Zwei Expeditionen machten sich vor hundert Jahren auf, den Effekt zu messen: Der Astronom Arthur Stanley Eddington reiste auf die afrikanische Insel Principe, eine andere Gruppe nach Brasilien.
Von Patrick Illinger

Wo Raum und Zeit verbogen sind, machen auch Lichtstrahlen eine Kurve. Das war - sehr vereinfacht - eine der erstaunlichen Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Albert Einstein im Jahr 1916 vollendet hatte. Einen solchermaßen gekrümmten Lichtstrahl in der Natur zu entdecken, war daher die entscheidende Bestätigung für Einsteins kompliziertes Formelwerk, das die Gravitationslehre Isaac Newtons ablösen sollte.

Alles, was man für den experimentellen Beweis brauchte, war eine große Masse, die gemäß Einsteins Theorie eine Delle in der Raumzeit erzeugt, sowie einen Lichtstrahl, der sich von dieser Delle verbiegen ließ. Zeitgenössische Astronomen hatten hierfür schnell einen geeigneten Himmelskörper im Sinn: die Sonne.

Sollte die Masse der Sonne die Raumzeit verbiegen, müsste ein knapp vorbeifliegender Lichtstrahl eine leichte Kurve machen. Die Ablenkung wäre gering, nur knapp 1,8 Bogensekunden, also ein Zweitausendstel Grad, was der Breite einer Euro-Münze entspricht, die man aus mehreren Kilometern Abstand sieht. Die von Einstein erwartete Verschiebung wäre aber immerhin doppelt so groß wie die aus Newtons klassischen Gesetzen abgeleitete Lichtkrümmung, die bereits im 19. Jahrhundert berechnet worden war.

Von der Erde aus betrachtet müsste es so aussehen, als rückten die Sterne am Himmel an eine andere Stelle, wenn die Sonnenscheibe in ihrer Nähe steht. Anders als die erst 100 Jahre später gemessenen Gravitationswellen galten die von der Sonnenmasse verschobenen Sterne mit den Messinstrumenten der damaligen Zeit als auffindbar. Das größere Problem war: Bei gleißendem Sonnenlicht sind keine Sterne zu sehen.

Schließlich wurden gleich zwei Expeditionen finanziert, eine nach Brasilien, eine nach Afrika

Doch am 29. Mai 1919 bot sich eine günstige Gelegenheit. Eine Sonnenfinsternis war vorhergesagt, deren Schatten von Südamerika nach Westafrika ziehen würde. Wenn der Mond die Sonne verdunkelt, so hofften die Astronomen, müsste man die Sterne direkt daneben fotografieren und feststellen können, ob sie ihre Positionen ändern.

Die Hoffnung, diesen Effekt zu finden, hatte bereits 1912 eine Expedition nach Argentinien gelockt, die bei schlechtem Wetter scheiterte. Zwei Jahre später waren deutsche Astronomen mit gleicher Absicht nach Russland gereist, um im August 1914 von der Krim eine Sonnenfinsternis aufzuzeichnen. Doch mit Ausbruch des Ersten Weltkriegs gerieten einige der Forscher in Gefangenschaft. Für Albert Einstein waren diese Fehlschläge ein enormes Glück. Seine Formeln waren vor 1915 noch nicht ausgereift. Nicht auszudenken, wenn die Messungen der Sternverschiebungen seinen provisorischen Berechnungen widersprochen hätten.

Erst 1919 unternahm der britische Astronom Arthur Stanley Eddington einen weiteren Versuch, die Sterne während einer Sonnenfinsternis aufzuzeichnen. 1916 hatte Eddington von dem niederländischen Physiker Willem De Sitter Abschriften von Einsteins Formeln zugeschickt bekommen. Eddington war beeindruckt von der Theorie des deutschen Kollegen, mit dem er in Kriegszeiten nicht korrespondieren konnte. Anfang 1917 schrieb er einen Bericht für die britische Royal Society, in dem er für eine Expedition zur Sonnenfinsternis von 1919 warb. Nicht nur würde die Sonne vom Mond abgedeckt sein, die verfinsterte Sonne würde an einer Gruppe besonders auffälliger Sterne vorüberziehen, den Hyaden. Es wurde entschieden, gleich zwei Expeditionen zu finanzieren, eine nach Brasilien, die andere, angeführt von Eddington, auf die Insel Principe im westafrikanischen Golf von Guinea.

Doch gab es eine Hürde: Der erst 34 Jahre alte Arthur Eddington wurde zum Kriegsdienst einberufen. Seine Weigerung aus Gewissensgründen (er war Quäker) scheiterte. Erst als namhafte Wissenschaftler für ihn sprachen, wurde die Einberufung verschoben. Doch ließen sich astronomische Instrumente erst nach dem Kriegsende von 1918 beschaffen. Im Februar 1919 brach die Expedition schließlich unter großer Hektik auf.