Am 6. November 2026 richtet sich der Blick an der Freien Universität Berlin auf ein unscheinbares, aber gewaltiges Zusammenspiel: Mond, Sonne und Erde bewegen sich so, dass nicht nur die Ozeane steigen und fallen. Auch die feste Erde wird verformt. Mit hochpräzisen Messgeräten lassen sich diese Bewegungen erfassen – und mithilfe der Newtonschen Gravitation sehr genau berechnen.

Der Mathematiker Muhittin Cenk Eser von der Freien Universität Berlin hat nun ein mathematisches Modell entwickelt, das in diesen Messungen nach möglichen relativistischen Spuren suchen kann. Es geht dabei nicht um eine bereits entdeckte neue Kraft. Eser erweitert die bekannte Rechnung zu den Mondgezeiten um einen zusätzlichen mathematischen Term, der sich an der Kreuzpolarisation einer Gravitationswelle orientiert.

Ein Sinus neben dem kosmischen Kosinus

Die dominierenden Gezeitenanteile lassen sich zuverlässig mit Newtons Gravitation beschreiben. Vereinfacht gesagt folgt das gewöhnliche Signal einer Kosinus-Abhängigkeit. Der gesuchte Zusatzanteil wäre dagegen sinusförmig und anders ausgerichtet – ein kleines Muster quer zum vertrauten Gezeitenrhythmus.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt Gravitation als Veränderung der Raumzeit durch Masse und Energie. Solche Veränderungen können sich prinzipiell als Gravitationswellen ausbreiten. Als theoretische Vorlage dient in Esers Modell die sogenannte Kreuzpolarisation, also eine charakteristische Art der Raumzeitverformung.

Der Haken liegt allerdings genau dort, wo die Sache interessant wird: Eine sinusförmige Abweichung wäre für sich genommen kein Beleg für eine Gravitationswelle oder einen neuen Gravitationseffekt. Wird die Ausrichtung des Erde-Mond-Bezugssystems falsch bestimmt, kann ein Teil des normalen Gezeitensignals in eben jenes zusätzliche Muster verschoben werden. Aus den Messdaten allein lässt sich diese Überlagerung nicht eindeutig auseinanderhalten.

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Die Tücken der Präzisionsmessung

Berücksichtigt werden müssten deshalb unter anderem die Positionen von Erde und Mond, die Ausrichtung der Messgeräte, die Verformungen der festen Erde und systematische Messfehler. Auch die Wahl des Bezugssystems kann Abweichungen erzeugen. Bevor ein verbleibendes Signal auf einen zusätzlichen physikalischen Effekt hindeuten dürfte, müssten diese Einflüsse unabhängig und sehr genau bestimmt werden.

Eser untersuchte die Unsicherheiten in einem dreidimensionalen Modell und mit künstlich erzeugten Messnetzen. In einem anspruchsvollen simulierten Szenario lag die Fehlalarmquote einer zunächst optimistischen Auswertung bei 68,5 Prozent. Nach einer statistischen Kalibrierung mit getrennten Simulationsdaten sank sie bei einer anschließenden Kontrolle auf 5,1 Prozent.

Diese Zahlen gelten ausschließlich für die Simulationen. Sie belegen nicht, dass ein bereits erprobtes Messverfahren zuverlässig funktioniert. Die verwendete Wellenform ist eine mathematische Vorlage, keine vollständige physikalische Vorhersage für das reale Erde-Mond-System. Erst unabhängige Messdaten können zeigen, ob der Ansatz tatsächlich mehr leistet als eine verbesserte Fehleranalyse.

Vom Mondlaser bis zur festen Erde

Für künftige Untersuchungen kommen mehrere Datenquellen infrage: hochpräzise Messungen der Erdanziehung und der Gezeiten, geodätische Beobachtungen sowie Messungen der festen Erde. Hinzu kommen Mondlaser-Messungen. Dabei werden Laserpulse zu Reflektoren auf dem Mond geschickt, um die Entfernung zwischen Erde und Mond äußerst genau zu bestimmen.

Auch hochpräzise Bahndaten könnten mit den Messungen verglichen werden. Die Kombination dieser Informationen hätte einen praktischen Vorteil: Gewöhnliche Modellfehler ließen sich eher von einem ungewöhnlichen Restsignal unterscheiden. Das Erde-Mond-System ist dafür geeignet, weil seine Gezeiteneffekte bereits sehr präzise beschrieben und beobachtet werden können.

Die Studie „Frame Degeneracy and Sine-Quadrature Residuals in Lunar Tidal Modeling“ beansprucht deshalb nicht, einen neuen Gezeiteneffekt entdeckt zu haben. Sie zeigt, wie gezielt danach gesucht werden könnte. Damit eröffnet das Modell einen zusätzlichen Zugang zu Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie – nicht im dramatischen Moment der Verschmelzung Schwarzer Löcher oder von Neutronensternen, sondern in den winzigen Abweichungen eines Systems, das uns jede Nacht am Himmel begleitet.

Die Originalstudie erschien am 5. November 2026 im Fachjournal The Astrophysical Journal (DOI: 10.3847/1538-4357/aeacd5). Die Veröffentlichung ist unter diesem Link erreichbar. Kontakt: Muhittin Eser, Freie Universität Berlin, Fachbereich Mathematik und Informatik, muhittin.eser@fu-berlin.de.