Frage von Max123321123, 54

Wie berechnen Astronomen die Entfernungen im All, z. B. Wie alt das Universum ist, wie weit das nächste Sternensystem entfernt ist,...?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Mojoi, 23

Sie näheren sich von nahen zu immer weiter entfernteren Dimensionen.

Nimm mal hin, dass die Astronomen gesichert festgestellt haben, dass die Erde 150 Mio km. von der Sonne entfernt ist (wie sie das festgestellt haben, können wir auch noch besprechen). Dann wechselt die Erde alle sechs Monate (halbes Jahr) ihre Position um 300 Mio km relativ zur Sonne und an nahe liegenden Fixsternen.

Aufgrund dieser Ortsverschiebung kann man bei sehr nahen Sternen auch schon kleine Ortsverschiebungen feststellen. Das ist die sogenannte Parallaxe.

Stell dir das so vor: Du gehst 100m in westlicher Richtung. Zwei Türme im Norden - einer 1km entfernt, der andere 10km entfernt - verschieben sich jetzt von deinem Betrachtungspunkt relativ zueinander.

Aus dieser Verschiebung kann man mittels trigonometrischer Formeln die Entfernung sogar sehr genau errechnen.

Gleichzeitig erhält man Informationen über die Leuchtkraft von Sternen, die eine gewisse Farbe (=Temperatur) und eine gewissen Größe haben.

Das kann man nun auf Sterne übertragen, die zu weit weg sind, um die Parallaxenmethode anzuwenden.

Aus ihrer Größe und ihrer Temperatur kann man errechnen, wie hell sie sein müssten. Entsprechend dem, wieviel dunkler sie sind, kann man ermitteln, wie weit entfernt sie sind.

Das geht sogar mit einigen Sternen in den Nachbargalaxien (z.B. Andromedagalaxie).

In diesen Nachbarngalaxien hat man bestimmte Sterntypen entdeckt, die regelmäßig aufflammen, und das immer mit der gleichen Helligkeit. Die Cepheiden-Veränderlichen. Weil sie so zuverlässig gleich hell leuchten, nennt man sie auch dankbar Standardkerzen.

Diese Standardkerzen findet man aber auch in weiter entfernten Galaxien. Aus der Abschwächung deren Lichtes kann man nun bequem die Entfernung dieser Galaxien feststellen.

Nun findet man bestimmte Vorgänge von explodierenden Sternen - Supernovae - einige von ihnen laufen nach einem charakteristischen Helligkeitsverlauf. Das sind Typ Dingsbums Supernovae (ich hab grad den Tatsächlichen Typ nicht im Kopf, ich glaube I a).

Das heißt, aus deren Lichtabschwächung bei noch weiter entfernten Galaxien kann man auch deren Entfernung ermitteln.

So, nun wird es noch theoretischer: Mittels Cepheiden und Supernova-Methode hat man erstaunlicherweise festgestellt, dass sich die Galaxien scheinbar von uns wegentfernen. Das Licht von diesen Galaxien war ins Rötliche verschoben. Deren Rotverschiebung und somit Entfernungsgeschwindigkeit hing bei den meisten Galaxien direkt von ihrer Entfernung ab.

Also konnte man bei noch weiter entfernten Galaxien alleine aus ihrer Rotverschiebung ihre Entfernung abmessen.

Geht's noch weiter? Ja, ein kleines Stückchen noch.

Die weitesten entfernten Galaxien, von denen uns theoretisch Licht erreichen könnte, sind zu lichtschwach, um überhaupt festgestellt zu werden. Dann und wann knallt da aber etwas richtig heftig, was hier als Gammastrahlenausbruch (Gamm Ray Burst - GRB) festgestellt wird. Die Ursache ist noch nicht ganz klar. Es wird vermutet, dass es sehr heftige Supernovae sind, sog. "Hypernovae".

Diese GRBs sind auch wiederum sehr stark rotverschoben. Und aus der Rotverschiebung der GRBs ermittelt man wiederum die Entfernung der Galaxie, in der der GRB seinen Ursprung hatte.


Kommentar von Max123321123 ,

Wow Dankeschön ;)

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie & Universum, 29

Hallo Max123321123,

wie bereits geschrieben wurde, gibt es verschiedene Methoden, die verschieden aufwendig sind und für verschieden Entfernungen geeignet. Für die Messung der Entfernung extrem weit entfernter alter Galaxien braucht es andere Verfahren als bei den sonnennächsten Sternen.

In etwa gilt:

  • innerhalb des Sonnensystems kann man mit Reflexion und Lichtlaufzeit arbeiten
  • Parallaxenmessungen funktionieren hinaus bis einige tausend Lichtjahre
  • Masse/Leuchtkraft-Beziehungen helfen, die Entfernungen zu Sternen zu bestimmen, bei denen wir z.B. die Masse kennen (z.B. bei Doppelsternen aus den Umlaufperioden der Partner)
  • Standardkerzen wie die Cepheiden-Veränderlichen ermöglichen aus der Periode der Helligkeitsschwankungen auf die absolute Helligkeit zu schließen - und damit über die bei uns gemessene Helligkeit auf die Entfernung. Das funktioniert auch noch in näheren anderen Galaxien
  • Supernovae vom Typ 1A haben ebenfalls wohlbekannte Helligkeit und können bis weit hinaus als Standardkerzen dienen
  • Nach erfolgter "Eichung" kann man auch die Rotverschiebung selbst als Entfernungsmaß hernehmen und so die entferntesten Objekte einordnen.

Einen wirklich sehr guten Übersichtsartikel findest Du auf der Webseite "Welt der Physik" in zwei Teilen:

Methoden, die hinaus bis in die Größenordnung 100 000 Lichtjahre funktionieren und somit zur Entfernungsmessung innerhalt der Milchstraße taugen:

http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/astronomische-massstaebe/entfernungen-t...

Und Methoden, die uns weiter hinaus tragen und mit denen man die Entfernungen zu anderen Galaxien messen kann:

http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/astronomische-massstaebe/entfernungen-t...

Letzteres ist übrigens noch gar nicht so lange möglich. Bis Anfang der 1920er wusste man nicht, dass die Milchstraße eben nicht "alles" ist. Aus der Zeit vor der Entdeckung, dass die Milchstraße nur eine Galaxie von vielen ist, stammt die Bezeichung "Nebel" für die zwar schon in Teleskopen sichtbaren verschwommenen Objekte, deren Entfernung man aber erst später messen konnte. Einige dieser Nebel haben sich dann halt als überhaupt nicht zur Milchstraße gehörend entpuppt, wie eben der "Andromedanebel" M31.

Grüße

Antwort
von DerKorus, 40

Sie schiessen ein Lichtstrahl mit einer bestimmten Frequenz an den Planeten dieser prallt dort ab und kommt zurück, die Zeit vom Abschuss zum wiedereintreffen wird gemessen und daraus die Entfernung gemessen. So kann man auch änderungen feststellen wenn sie immer wieder messen und daraus berechnen vor wie vielen Mia. Jahren alles an einem Punkt war (von dort aus dehnt sich ja alles aus) und als alles noch zusammen war war der Urknall seit da an dehnt sich alles von dort aus aus.

Kommentar von uteausmuenchen ,
Sie schiessen ein Lichtstrahl mit einer bestimmten Frequenz an den Planeten dieser prallt dort ab und kommt zurück,

Das funktioniert nur für Entfernungen, die praktisch "vor der Haustüre" sind, also vor allem innerhalb des Sonnensystems.

Kommentar von SturerEsel ,

Wie Ute schon gesagt hat, das funktioniert nur bei Himmelskörpern, die vor unserer Nase liegen.

Wenn du über deine Antwort nachdenken würdest, würdest du selbst darauf kommen, dass das nicht funktioniert: Wie soll man auf diese Weise ein Objekt untersuchen, das Milliarden (Licht-)Jahre entfernt ist? Da müsstest du doppelt soviel Milliarden Jahre warten, bis das Lichtsignal zurück kommt.

Objekte, die so weit entfernt sind, misst man übrigens mit Supernovae vom Typ 1a. Diese haben immer die gleiche Helligkeit, deshalb nennt man sie "Standardkerzen".

Kommentar von nematode ,

Das ist doch völliger Unsinn. Wer keine Ahnung hat, sollte besser nichts schreiben...

Das genauer zu kommentieren, lasse ich lieber, sonst wird´s zynisch!

Kommentar von nematode ,

Das mit dem Lichtstrahl "hinschießen" ist doch völliger Unsinn. Und Änderungen feststellen und daraus berechnen, wann der Urknall war ist der noch größere Quatsch.

Antwort
von Cr33p, 22

Eine Methode ist, die Zeit zu messen, die Licht braucht, um zu einem Ort im Universum zu gelangen. Dabei spielen auch Farben eine Rolle. Man kann auch Verhältnisse von Planeten untereinander vergleichen, wie ihre Zyklen sich verändern, Regelmäßigkeiten beobachten.

Es gibt so viele Faktoren

Antwort
von DieMilly, 7

Entfernungsbestimmung Teil 1 und 2 mit dem guten Lesch:

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community