PDF - Beitrag lesen

Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
Wie misst man
Entfernungen im
Universum II?
In Thema „34 3.10 Wie misst
man Entfernungen im All“
hatten wir ja bereits die Entfernungsbestimmung im All
vorgenommen. Die alten Griechen hatten ja schon vorgerechnet wie weit der Mond
von uns entfernt ist. Über die
Kepler-Gesetze hatten wir die
Masse der Sonne bestimmt
und die Entfernung. Auch die
Thema 77
Entfernungen der anderen Planeten hatten wir besprochen.
Und dann gab es diesen witzigen Effekt der Parallaxe[1].
Das sich scheinbar eine Positionsveränderung des Objekts
der Betrachtung ergibt, je nach
dem ob ich es von hier, oder
von da betrachte.
Bei der Bundeswehr[2] spricht
man bei der Abstandsbestimmung auch von einem „Daumensprung“[3], was im wesentlichen das selbe ist.
großzügig, über den Daumen
15 Hundert Lichtjahre[6]. Und
dann ist Schluss!
Wie macht man es nun weiter?
Wie misst man wirklich weite
Der Daumensprung geht etwa Entfernungen?
soweit man gucken kann, die
Parallaxe[1] kann gemessen Nehmen wir mal unsere
werden bei Objekten[4] mit ei- Milchstraße[7], die ist ja im
ner Entfernung[5] von, sind wir Durchmesser schon 100.000
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Seite 1 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
Lichtjahre groß. Das muss Zum Beispiel den Begriff der
man ja irgendwie erkannt ha- Helligkeit[10].
ben.
Es gibt die „Scheinbare[12]
Andromeda[8], unsere Nachbar Helligkeit“[11] und die „Wahre
Galaxie mit 140.000 Lichtjah- Helligkeit“[20].
ren Durchmesser, sie hat einen
Abstand von 2,5 Millionen Unerquicklich[13]
für
den
[14]
Lichtjahren. Und das ist nur Astronomen ist nun die Tatunsere große Nachbargalaxie, sache, dass das Leuchten der
wir sind ja immer noch nicht Sterne[15], was hier gemessen
weit weg!
wird, ja immer nur die Scheinbare Helligkeit[11] ist. Der
Also
Entfernungsbestim- Stern[15] hat eine Wahre Helligmung[9] jenseits von 15 Hun- keit[10], die wir erst einmal gar
dert Lichtjahren, da gehört nicht kennen, und eine Entferschon eine Menge Astrophysik nung[5], die wir ja zu ermitteln
dazu.
versuchen. Würden wir von
vorne herein beides genau
Wir müssen an dieser Stelle kennen, wüssten wir auch die
zunächst ein paar Begriffe klä- Wahre Helligkeit[10]. Wie komren, damit wir anschließend men wir nun raus aus dem Diwissen, worüber wie reden.
lemma[16]?
Thema 77
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
Die wahre Helligkeit hängt Als Standardkerze[23] bezeichentscheidend von seiner tat- net der Astronom[14] ein Obsächlichen Leuchtkraft[17] ab.
jekt[4], von dem er annimmt
das es immer in der gleichen
[18]
Wir wissen, das die Sonne
wahren Helligkeit[20] scheint,
eine Sonnenleuchtkraft[19] hat, und er nun durch die scheinbaweil wir wissen, wie weit sie re Helligkeit[11] seine Entfernentfernt ist.
ung[5] bestimmen kann.
Die Astronomen definierten Also, wenn man bei sich nahe
nun den Begriff der „Absolu- dran eine Kerze brennen lässt,
ten Helligkeit“[20].
weiß man genau, wie hell sie
ist. Nimmt die Entfernung[5]
Um aus diesem Dilemma[16] der Kerze zu, nimmt die Helherauszukommen brauchte es ligkeit[10] mit dem Quadrat
etwas, das uns einen Maß- zum Abstand weiter ab.
stab[21] angeben werden kann,
etwas, was wir als Größenord- Na das ist ja einfach, aber wonung[22] ansehen können. Da her bekomme ich jetzt eine
ist man auch fündig geworden. Standardkerze[23] im All?
Man fand die sogenannte Und hier kommt wieder der
Standardkerze[23].
heldenhafte
Brückenschlag
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Seite 2 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
von der Astronomie[24] zur 10.000
Sonnenleuchtkräft[25]
[19]
Atomphysik .
en . Im Inneren ist das Heliumbrennen[28][29] schon eine
Da gibt es nämlich Sterne[15] ganze Weile in Gange. Die
die Pulsieren. Die ihre Leucht- sind sehr sehr heiß und sehr
kraft rhythmisch verändern. sehr hell und weil das so ist
Und diese Veränderung der ionisieren[30] sie das Helium[31]
Leuchtkraft[17] kommt nun in ihren äußeren Schichten.
nicht dadurch zustande, das Die Helium[31]-Atome[32] verzB. ein Begleiter vor dieses lieren dabei ihre Elektronen[33].
Objekts[4] schiebt und ein Teil
der Leuchtkraft verdeckt, son- Elektronen[33] waren ja diese
dern es ist tatsächlich dieses kleinen Kerlchen, die um den
Objekt[4] selbst, welches seine Atomkern[34]
herumfliegen.
[17]
Leuchtkraft ändert.
Aber nach der Ionisation[30]
laufen die frei herum. Nun,
Diese Objekte nennt man die wie soll man sagen?.... „Viele
Cepheiden[26].
Cepheiden[26] Elektronen[33]
stören
den
gehören zur Gruppe der pulsa- Brei.“ Könnte man sagen, in
tionsveränderlichen Sterne[27]. diesem Fall das Licht[35].
nen[33] und kommt nicht aus kraft-Beziehung[40].
der Hülle heraus.
Eine
US-Amerikanische
Der Astronom sagt, die Hülle Astronomin Henrietta Leaist optisch dick[37].
vitt[41] hat 1912 festgestellt,
das, je größer die Leuchtkraft
[15][26]
Der Stern
strahlt also still ist, desto größer die Periode.
vor sich hin, drückt seine Hülle immer weiter ab, dadurch Heute können wir das gut verwird die Hülle kühler, die stehen. Wenn die LeuchtElektronen[33] werden wieder kraft[17] sehr hoch ist, werden
von den Heliumatomen[31][32] diese Hüllen sehr weit vom
eingesammelt,
und
das Stern[15][26] weggetrieben und
Licht[35] kann wieder raus. Die es braucht dann einfach eine
Hülle fällt wieder auf den längere Zeit, bis sie wieder zuStern[15][26] drauf und der Zy- rück auf den Stern[15][26] fallen.
klus[38] beginnt von Neuem.
Frau Leawitt[41] hat festgeAuf diese Art und Weise ergibt stellt, das man bloß die Perisich ein Pulsieren[39].
ode[42] des Cepheiden[26] messen muss, um seine wahre
[26]
[35]
Cepheiden
sind Sterne im Das Licht , also die Photo- Und diese Cepheiden haben Leuchtkraft[17] bestimmen zu
Endstadium mit 1.000 bis nen[36] stoßen an die Elektro- nun eine Perioden-Leucht- können.
Thema 77
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Seite 3 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
So, an sich sehr schön schon, nen, wie weit ein bestimmtes ich messen und vergleichen.
nun kann man die Entfer- Objekt[4] entfernt ist.
nung[5] ausrechnen.
Klar soweit?
Diese Methode[44] hätte fast
auch zur EntfernungsbestimAlso ich brauche im Bereich Noch einmal.
mung[9] zu den nächsten Galavon 15 Hundert Lichtjahren[6]
xien[45] geklappt.
einen Cepheiden[26], den messe Ich habe einen Cepheiden[26],
ich mit der Parallaxe[1], um die eine Standardkerze[23] von der Die Cepheiden-Methode wurEntfernung[5][9] exakt zu be- ich genau weiß wie hell sie ist de 1923 von Edwin Hubble[46]
stimmen, dann ermittle ich die und wie weit entfernt. Ich bestätigt, der damit die Entferwahre Helligkeit[20], nach Frau habe also einen Maßstab[21]. nung zur Andromea-Galaxie[8]
Leawitt[41] und dann.... ja dann Ich kann die Entfernung[5] bestimmte.
kann ich weit weit raus in die durch die Leuchtkraft[17] beMilchstraße[7] messen, weil stimmen. Einmal sind die Am Anfang des letzten Jahrdann habe ich ja meine Stan- Elektronen[33] frei und der hunderts wusste man noch gar
dardkerze[23], von der ich ge- Stern[26] pumpt sich auf, dann nicht, ob Andromeda[8] übernau weiß, wie weit sie weg ist. kühlt er ab und fällt wieder zu- haupt eine Galaxie[45] ist, oder
Und messen[43] heißt immer sammen. Nach dem Messen vielleicht nur ein Nebel[47], eiVergleichen. Wenn ich also et- der Periode[42] kann man auf nige glauben sogar es wäre
was anderes Messe[43], verglei- die
wahre
Leuchtkraft[17] eine Erscheinung[48].
che ich die scheinbare Hellig- schließen. Das ist die Stankeit[11] mit der Standardker- dardkerze[23] innerhalb unserer Das war damals eine außerorze[23] und kann so zurückrech- Milchstraße[7]. Mit ihr kann dentlich großartige Leistung
Thema 77
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
von Edwin Hubble[46].
Deshalb heißen viele Galaxien[45] auch heute noch Nebel[47]. Man wusste seiner Zeit
noch gar nicht, ob es auch
noch andere Galaxien[45] gibt.
Damals noch weit verbreitet
war das anthropologische[49]
Weltbild[50], also sich selbst als
Mensch im Mittelpunkt zu sehen. Man nahm weithin an,
das wenn schon die Erde keine
Scheibe ist, und auch nicht der
Mittelpunkt des Sonnensystem, und die Sonne nicht der
Mittelpunkt des Universums
ist, dann könnte vielleicht die
Milchstraße das Zentrum für
alles darstellen.
Hubble[46] war der Erste, der
Seite 4 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
Dinger mit 1.000 bis 10.000 pheiden[26] in unserer MilchSonnenleuchtkräften[19]
echt straße[7] und den leuchtstarken
hell.
Cepheiden[26]
von
An[8]
[8]
dromeda . Andromeda ist ja
Leider lag Hubble etwas dane- 2,5 Mio Lichtjahre weit weg,
ben, weil er nicht wusste, das das ist ja ´ne Ecke...
es 2 Arten von Cepheiden[26]
gibt. Also es gibt nicht nur die Und deshalb war seine Entfereinen, sondern auch die ande- nungsbestimmung[9]
auch
ren... das war nun ein Pro- Mischmasch, und deshalb leiblem.
der falsch.
ren aus. Allerdings wusste
man damals bereits von Radioaktiven Zerfall[57] und
konnte das Alter der Erde[56]
damals schon auf recht exakte
4,5 Milliarden Jahren ausrechnen. Aber nun?
Der ein Typ ist insgesamt et- Nach Hubble[46] wäre AndroHubble[46] stellt dann genau was leuchtschwächer als der meda[8] deutlich näher dran,
fest, wie weit Andromeda[8] Andere.
als wir das heute feststellen
von uns entfernt ist. Und zwar
können.
hat er das genau so gemacht, Aber das wusste man damals
wie eben gerade hier beschrie- noch nicht.
Nach Hubbles Bestimmungen,
ben.
auch anderer Objekte, wäre
[52]
Ein anderes Problem
von das ganze Universum viel
[26]
[46]
Er hat nämlich Cepheiden
Hubble war, das er nicht un- kleiner gewesen und folglich
[8]
in Andromeda gefunden, und terscheiden konnte, zwischen auch viel jünger. Hubble ging
wie schon gesagt, sind die den leuchtschwächeren Ce- damals von 2 Milliarden Jah-
Da muss man sich mal vorstellen, was da in der Wissenschaft[53] los gewesen ist.
mit seinem damals herausragendem 5 Meter-Spiegel Teleskop im Palomar-Observatorium[51], in Andromeda einzelne
Sterne hat beobachten können.
Er schmetterte abermals das
derzeit gültige Weltbild[50] nieder und es stellte sich heraus,
das auch unsere Milchstraße[7]
nur eine unter vielen anderen
war.
Thema 77
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Wie ging das denn? Die Erde
konnte doch nicht älter sein
als das Universum.
Der Astronom[14] sagt: Hier...
Die Cepheiden[26] Methode[44]
klappt wunderbar, das muss
richtig sein. Und Hubble[46]
selbst stellte ja völlig richtig
fest, dass das ganze Universum[54] expandiert[55]. Daraus
Seite 5 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
hat er ja das Alter berechnet.
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
nächsten etwa 30 Jahre zu einer Verhärtung der Ansichten,
Die Geologen haben natürlich die sich dann als Steady State
gesagt: „Das iss´ doch Theorie[58] heraus kristallisierQuatsch, die Erde[56] ist 4,6 te.
Milliarden Jahre alt! Die Erde
kann doch nicht älter sein, als Die in den 1940er Jahren maßdas Universum, wo komm´ geblich durch Fred Hoyle[59]
wir denn da hin?“
und anderen entwickelte Theorie[60], war eine Alternative[61]
Das führte im Laufe der zur Urknalltheorie[62] in der
Thema 77
sich die Dichte[63] des Materials[64] im Universum[54] nicht
ändere, weil man davon ausging, das sich mit der Expansion des Universums[55] neue
Materie[65] bilden würde.
Dieser kleine Messfehler[66]
Hubbles[46] hat viel Jahre für
sehr große Aufregung gesorgt.
Heute wissen wir, das Univer-
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
sum ist kein Steady State Universum[58], sondern es entwickelt sich unglaublich schnell
und dynamisch weiter.
Nichts ist so beständig
wie der Wandel
Heraklit
Seite 6 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
Quellennachweis
[1] Parallaxe
http://de.wikipedia.org/wiki/Scheinbar_
http://de.wikipedia.org/wiki/Astronomie
http://de.wikipedia.org/wiki/Parallaxe
%28Astronomie%29
[25] Atomphysik
[2] Bundeswehr
[13] unerquicklich
http://de.wikipedia.org/wiki/Atomphysik
http://de.wikipedia.org/wiki/Bundeswehr
http://synonyme.woxikon.de/synonyme/unerquick [26] Cepheiden
[3] Daumensprung
lich.php
http://de.wikipedia.org/wiki/Cepheiden
http://de.wikipedia.org/wiki/Daumensprung
[14] Astronom
[27] Pulsationsveränderliche
[4] Objekt
http://de.wikipedia.org/wiki/Astronom
http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsationsver
http://de.wikipedia.org/wiki/Astronomisches_Obj [15] Stern http://de.wikipedia.org/wiki/Stern
%C3%A4nderlicher_Stern
ekt
[16] Dilemma
[28] Brennphasen eines Sterns
[5] Entfernung / Abstand
http://de.wikipedia.org/wiki/Dilemma
http://de.wikipedia.org/wiki/Sternentwicklung#St
http://de.wikipedia.org/wiki/Abstand
[17] Leuchtkraft
ernentwicklung
[6] Lichtjahr
http://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtkraft
[29] Heliumbrennen
http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtjahr
[18] Sonne http://de.wikipedia.org/wiki/Sonne
http://de.wikipedia.org/wiki/Heliumbrennen
[7] Milchstraße
[19] Sonnenleuchtkraft
[30] Ionisation
http://de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenleuchtkraft#L http://de.wikipedia.org/wiki/Ionisierung
[8] Andromeda
eistung
[31] Helium http://de.wikipedia.org/wiki/Helium
http://de.wikipedia.org/wiki/Andromedagalaxie [20] wahre / absolute Helligkeit
[32] Atom http://de.wikipedia.org/wiki/Atom
[9] Entfernungsmessung
http://de.wikipedia.org/wiki/Absolute_Helligkeit [33] Elektron
http://de.wikipedia.org/wiki/Entfernungsbestimm [21] Maßstab http://de.wikipedia.org/wiki/Ma
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektron
ung
%C3%9Fstab_%28Verh%C3%A4ltnis%29
[34] Atomkern
[10] Helligkeit
[22] Größenordnung
http://de.wikipedia.org/wiki/Atomkern
http://de.wikipedia.org/wiki/Helligkeit
http://de.wikipedia.org/wiki/Gr
[35] Licht http://de.wikipedia.org/wiki/Licht
[11] Scheinbare Helligkeit
%C3%B6%C3%9Fenordnung
[36] Photon http://de.wikipedia.org/wiki/Photon
http://de.wikipedia.org/wiki/Scheinbare_Helligkei [23] Standardkerze
[37] Optische Dicke
t
http://de.wikipedia.org/wiki/Standardkerze
http://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Dicke
[12] Scheinbar
[24] Astronomie
[38] Zyklus http://de.wikipedia.org/wiki/Zyklus
Thema 77
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Seite 7 von 8
Spike Teleskop Observer Array STOA II
Wie misst man Entfernungen im Universum II?
[39] Pulsation
http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsation
[40] Perioden-Leuchtkraft-Beziehung
http://de.wikipedia.org/wiki/PeriodenLeuchtkraft-Beziehung
[41] Henrietta Leavitt
http://de.wikipedia.org/wiki/Henrietta_Leavitt
[42] Periode http://de.wikipedia.org/wiki/Periode
[43] Messen
http://de.wikipedia.org/wiki/Messung
[44] Methode
http://de.wikipedia.org/wiki/Methode_
%28Erkenntnistheorie%29
[45] Galaxie http://de.wikipedia.org/wiki/Galaxie
[46] Edwin Hubble
http://de.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubble
[47] Nebel http://de.wikipedia.org/wiki/Nebel_
%28Astronomie%29
[48] Erscheinung
http://de.wikipedia.org/wiki/Erscheinung
[49] Anthropologie
Thema 77
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 5 von 12
http://de.wikipedia.org/wiki/Anthropologie
http://de.wikipedia.org/wiki/Fred_Hoyle
[50] Weltbild
[60] Theorie http://de.wikipedia.org/wiki/Theorie
http://de.wikipedia.org/wiki/Weltbild
[61] Alternative
[51] 5 Meter Spiegelteleskop Palomar
http://de.wikipedia.org/wiki/Alternative
http://de.wikipedia.org/wiki/Palomar[62] Urknaltheorie
Observatorium
http://de.wikipedia.org/wiki/Urknalltheorie
[52] Problem
[63] Dichte http://de.wikipedia.org/wiki/Dichte
http://de.wikipedia.org/wiki/Problem
[64] Material
[53] Wissenschaft
http://de.wikipedia.org/wiki/Material
http://de.wikipedia.org/wiki/Wissenschaft
[65] Materie http://de.wikipedia.org/wiki/Materie
[54] Universum
[66] Messfehler
http://de.wikipedia.org/wiki/Universum
http://de.wikipedia.org/wiki/Messfehler
[55] Expansion
[67] Wie misst man Entfernungen im Universum
http://de.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_Univ II Teil 1 http://www.youtube.com/watch?
ersums
v=lomOZPZZz5U&list=PL74CFF4C2B87A11BE
[56] Erde http://de.wikipedia.org/wiki/Erde
[68] Wie misst man Entfernungen im Universum
[57] radioaktiver Zerfall
II Teil 2 http://www.youtube.com/watch?
http://de.wikipedia.org/wiki/Radioaktiver_Zerfall v=4w31Zcvjn4U&list=PL74CFF4C2B87A11BE
[58] Steady State Theorie
http://de.wikipedia.org/wiki/Steady-State-Theorie
[59] Fred Hoyle
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
Seite 8 von 8