Sind Naturkonstanten wirklich konstant? Oder verändern sie ihren Wert, je nachdem, wo man sich im Universum befindet? Die Frage beschäftigt Physiker seit Langem, schließlich können sie die Erde nicht verlassen. Doch mit der Zeit haben sie sich verschiedene Tests ausgedacht, mit denen sie die Naturgesetze in weit entlegenen Regionen des Alls rekonstruieren können.

Ein Team um Aurelien Hees von der Université PSL in Paris präsentiert nun eine neue Möglichkeit: Die Astrophysiker haben sich Strahlung angesehen, die aus dem Zentrum der Milchstraße stammt. Dort befindet sich ein gigantisches Schwarzes Loch, das vier Millionen mal so viel Masse in sich vereint wie unsere Sonne. Im Schwerefeld dieses Monsters bewegen sich etliche Sterne, die Forscher regelmäßig beobachten.

Bei fünf von ihnen hat die Gruppe um Hees nun besonders detailliert das Lichtspektrum ausgewertet. Es verrät, wie viel Strahlung welcher Wellenlänge ein Stern abgibt und bei welchen Wellenlängen Lichtteilchen von Atomkernen abgefangen werden. Eine genaue Auswertung dieser Absorptionslinien erlaubt es, die Größe der so genannten Feinstrukturkonstante zu ermitteln, schreiben die Forscher im Fachmagazin »Physical Review Letters«.

In den Gleichungen der Physiker gibt sie die Stärke der elektromagnetischen Kraft an, folglich hat sie eine enorme Bedeutung für die Atom- und Teilchenphysik. Schon länger ist bekannt, dass sich der Wert der Feinstrukturkonstante verändern kann, wenn Atomkerne in Teilchenbeschleunigern mit großer Energie aufeinanderprallen. In diesem Fall verändern virtuelle Teilchenpaare, die für Sekundenbruchteile aufploppen, die elektromagnetische Wechselwirkung auf messbare Art und Weise.

Hees und seine Kollegen interessierten sich in ihrer Studie für einen anderen Effekt: Einige alternative Gravitationstheorien prognostizieren, dass sich die Feinstrukturkonstante auch in einem Gravitationsfeld verändern müsste. Am stärksten sollte dieser Effekt in unmittelbarer Nähe eines Schwarzen Lochs sein.

Die Pariser Astrophysiker haben mit ihren Messungen jedoch keine solche Veränderung aufgespürt, im Gegenteil: Die Feinstrukturkonstante scheint sich nicht zu verändern, wenn man Sterne in unterschiedlicher Entfernung zum Schwarzen Loch betrachtet, berichten die Forscher. Entsprechend unwahrscheinlich sei ein Einfluss des Gravitationsfelds. Einzig eine Abweichung von weniger als 0,001 Prozent sei nun noch denkbar.