Warum kann man nicht alles mit der Parallaxe messen?

Der Verschiebungswinkel fällt mit der Entfernung. Jenseits einiger tausend Lichtjahre liegt er unter der Auflösung selbst von Weltraumteleskopen. Die Methode ist geometrisch richtig, stößt aber an die Größe der Erdbahn und die Gerätegenauigkeit.

Was macht eine Standardkerze „standard“?

Eine bekannte Eigenleuchtkraft einer ganzen Objektklasse — etwa die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung der Cepheiden. Der Vergleich mit der scheinbaren Helligkeit liefert die Entfernung nach dem quadratischen Abstandsgesetz.

Heißt das Hubble-Gesetz, dass wir im Zentrum einer Explosion sitzen?

Nein. Es expandiert der Raum selbst, es fliegt keine Materie aus einem Punkt. Analogie: Punkte auf einem sich aufblasenden Ballon — alle entfernen sich voneinander, ein Zentrum gibt es nicht. Jeder Beobachter sieht dasselbe Bild.

Woher kommt die größte Unsicherheit der Leiter?

Aus der Kalibrierung: ein Fehler auf der nahen Sprosse (Parallaxe der nächsten Cepheiden) verdirbt die Skala ferner Cepheiden und der Supernovae Ia. Deshalb ist die Präzisierung der ersten Sprossen für die Kosmologie wichtig.

Kosmische Entfernungsleiter

Logarithmische Skala: Parallaxe, Standardkerzen und Hubble-Fluss als Sprossen der Leiter.

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Die kosmische Entfernungsleiter ist eine Kette von Methoden, von denen jede auf der vorigen aufbaut und die Skala erweitert. Das nahe Ende ist die geometrische Parallaxe: d (pc) = 1/π, wobei π der Winkel in Bogensekunden ist; jenseits einiger tausend Lichtjahre wird der Winkel zu klein. Die nächste Sprosse sind Standardkerzen (Cepheiden, Supernovae vom Typ Ia) mit bekannter Leuchtkraft: nach dem quadratischen Abstandsgesetz hängt die scheinbare Helligkeit mit der Entfernung als L / (4πd²) zusammen. Auf kosmologischen Skalen gilt das Hubble-Gesetz v = H₀ d: die Fluchtgeschwindigkeit aus der Rotverschiebung ist der Entfernung proportional. Galaxien sind Punkte, der Hubble-Fluss schematisch; der Übergang zwischen den Sprossen ist diskret. Ein Kalibrierfehler der unteren Sprosse wandert die Leiter hinauf.

Für wen: Oberstufe und erstes Semester: Skalen des Universums, Parallaxe, Standardkerzen, Hubble-Gesetz.

Wichtige Begriffe

sternparallaxe
standardkerze
quadratisches abstandsgesetz
hubble-gesetz
hubble-konstante
parsec
cepheiden
supernovae vom typ ia

So funktioniert es

Entfernungen in der Astronomie umspannen Dutzende Größenordnungen. Radar und Parallaxe verankern das nahe Ende der Skala; Veränderliche und Supernovae erweitern sie bis zu den Galaxien; die Rotverschiebung kartiert das expandierende Universum auf den größten Skalen.

Häufige Fragen

Warum kann man nicht alles mit der Parallaxe messen?: Der Verschiebungswinkel fällt mit der Entfernung. Jenseits einiger tausend Lichtjahre liegt er unter der Auflösung selbst von Weltraumteleskopen. Die Methode ist geometrisch richtig, stößt aber an die Größe der Erdbahn und die Gerätegenauigkeit.
Was macht eine Standardkerze „standard“?: Eine bekannte Eigenleuchtkraft einer ganzen Objektklasse — etwa die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung der Cepheiden. Der Vergleich mit der scheinbaren Helligkeit liefert die Entfernung nach dem quadratischen Abstandsgesetz.
Heißt das Hubble-Gesetz, dass wir im Zentrum einer Explosion sitzen?: Nein. Es expandiert der Raum selbst, es fliegt keine Materie aus einem Punkt. Analogie: Punkte auf einem sich aufblasenden Ballon — alle entfernen sich voneinander, ein Zentrum gibt es nicht. Jeder Beobachter sieht dasselbe Bild.
Woher kommt die größte Unsicherheit der Leiter?: Aus der Kalibrierung: ein Fehler auf der nahen Sprosse (Parallaxe der nächsten Cepheiden) verdirbt die Skala ferner Cepheiden und der Supernovae Ia. Deshalb ist die Präzisierung der ersten Sprossen für die Kosmologie wichtig.

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