Professor Dr. Ulrich Sowada
Vorträge im Mediendom/Planetarium/Sternwarte der Fachhochschule Kiel

Entfernungsmessung in unserer Galaxie

  • Samstag, 16. Januar 2016, 18:30 Uhr
    Großes Hörsaalgebäude, Fachhochschule Kiel, Hörsaal 8 • Sokratesplatz 6, 24114 Kiel

Aus unserer Galaxie hinaus geschaut
Standard-Kerzen und Doppler-Effekt
Sterne erscheinen uns unterschiedlich hell. Dafür gibt es zwei Gründe: Ihre „absolute Helligkeit“ kann verschieden sein, und sie können unterschiedlich weit von uns entfernt sein.
Vor 150 Jahren begann man, Kameras an die Teleskope zu montieren. Zur Auswertung der vielen Aufnahmen in US-Observatorien stellte man weibliche „Computers“ ein. Das waren an Astronomie interessierte Frauen, die aber zu dieser Zeit zum Studium an Universitäten noch nicht zugelassen waren. Eine von ihnen war Henrietta Swan Leavitt (1868 – 1921), die sich am Harvard-College (Boston) für Sterne interessierte, deren Helligkeit sich periodisch änderte. Bei der Auswertung der Fotos von „Delta-Cepheiden“ von gleicher Entfernung entdeckte sie 1912, dass absolute Helligkeit und Periodendauer in einem präzisen Zusammenhang stehen: Je heller der Stern, desto länger seine Periode.

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Crab Nebula
NASA, ESA, J. Hester, A. Loll
HubbleSite: gallery
commons.wikimedia.org

Damit hatten Astronomen eine „Standard-Kerze“, mit der aus der scheinbaren Helligkeit und der Periodendauer die Entfernung bestimmt werden konnte.
Diese Entdeckung wurde 1923 von Edwin Hubble (1889 – 1953) benutzt, um die Entfernung zum Andromeda-Nebel zu bestimmen. Er hatte in diesem Spiralnebel Sterne beobachtet, deren Helligkeiten zeitlich wie bei Delta-Cepheiden variierten. Die berechnete Entfernung von 2,5 Millionen Lichtjahren zeigt, dass dieser Spiralnebel weit außerhalb unserer Milchstraße liegt.
Im Jahr 1912 entdeckte Vesto Slipher (1875 – 1969) die Blau-Verschiebung der Fraunhofer-Linien im Andromeda-Nebel. Die Ursache dafür ist der Doppler-Effekt. Diese Galaxie bewegt sich demnach mit 300 km/s auf uns zu. Hubble fand für andere Nebel außerhalb unserer Milchstraße eine Rot-Verschiebung der Fraunhofer-Linien. Der Abstand eines Nebels von uns ist proportional zur Geschwindigkeit. Daraus entstand das Modell des „Urknalls“. Sollte diese Beziehung auch für weit entfernte Galaxien gültig sein, lässt sich das Alter des Universums abschätzen: ca. 13,5 Mrd. Jahre.
Den Nobelpreis für Physik 2011 teilten sich drei amerikanische Forscher (Brian Schmidt, Saul Perlmutter, Adam Riess). Sie benutzten als Standard-Kerze die Supernova vom Typ 1 a, die sehr hell ist und deshalb ermöglicht, viel größere Entfernungen zu messen. An einigen dieser Standard-Kerzen konnten die Entfernungen aus den scheinbaren Helligkeiten und die Geschwindigkeiten aus den Linien-Verschiebungen bestimmt werden. Das Ergebnis war unerwartet und überraschend: Die Geschwindigkeit der Expansion des Weltalls nimmt zu.

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