Gravitationslinsen

Zusammenfassung

Eine wichtige Konsequenz der allgemeinen Relativitätstheorie ist es, dass sich durch Schwankungen in der räumlichen Materie- und Energiedichte die Raumzeit krümmt und damit auch Lichtstrahlen auf gekrümmte Bahnen zwingt. Da das Licht auf diese Weise so abgelenkt wird, als würde es eine optische Linse durchlaufen, spricht man vom Gravitationslinseneffekt. Dieser Effekt ist aus mehreren Gründen zu einem für die Kosmologie unverzichtbaren Werkzeug geworden. Zum einen führt er durch seinen Astigmatismus zu Bildverzerrungen, die erstaunlich zuverlässig gemessen werden können und damit die Anwesenheit von Schwankungen in der Materie- oder Energiedichte verraten. Zum anderen wird er allein durch die Krümmung der Raumzeit bestimmt, aber nicht dadurch, durch welche Art von Materie oder Energie diese Raumkrümmung verursacht wird. Insbesondere kommt seine physikalische Beschreibung in der Regel ohne Gleichgewichts- und Symmetrieannahmen aus. Zum Dritten ist er physikalisch in bester Näherung recht einfach zu beschreiben.

Der Gravitationslinseneffekt ist im allgemeinen sehr schwach ist. Dennoch haben seine günstigen Eigenschaften dazu geführt, dass in den letzten Jahrzehnten enorme Anstrengungen unternommen wurden, ihn zu messen und diese Messungen zu interpretieren. Für die Kosmologie haben sich aus diesen Messungen einige wichtige Schlussfolgerungen ergeben. Auf welcher physikalischen Grundlage sie zustande kommen und was sie bedeuten, wird in diesem Kapitel beschrieben.