6. Missverständnis  — Wie groß ist das Universum?

gepostet am 29. November, 2013  von sschirott

Missverständnis:     

Astronomen     

könnten     

kosmologischen     

Entfernungen

zuverlässig berechnen.

Antwort: Die    Quantifizierung    der    Tiefe    oder    des    radialen    Abstands    von    unserem Beobachtungspunkt   Erde   ist   wohl   das   gewaltigste   und   drängendste   Problem   der Astrophysik.    Die    Lage    in    Bezug    auf    die    Erde    ist    eine    primäre    Eigenschaft    von Himmelsobjekten,   aber   fast   die   gesamte   3D-Karte   des   beobachtbaren   Universums beruht nicht auf Messungen, sondern auf nicht überprüfbarem Rätselraten. Es   gibt   nur   zwei   zuverlässige,   abgeglichene   Möglichkeiten,   astronomische   Entfernungen   zu   berechnen   ─ Radar   und   Triangulation.   Radar   (ein   Mikrowellensignals   prallt   auf   ein   Objekt   und   das   Echo   wird   analysiert)   bleibt   in der    Praxis    auf    Objekte    im    Sonnensystem    beschränkt.    Selbst    wenn    ein    Funksender    entwickelt    würde,    der leistungsfähig    genug    und    genau    genug    wäre,    um    Sterne    zu erreichen,     die     nur     50     Lichtjahre     entfernt     sind,     würde     die Durchlaufzeit hundert Jahren betragen! Triangulation,        insbesondere        der        Sonderfall        der Triangulation,     der     als     Parallaxe     bezeichnet     wird,     ist     eine bewährte,    zuverlässige    Methode    zur    Messung    der    Distanz. Trigonometrie   gibt   uns   die   Mittel,   um   die   senkrechte   Entfernung von   der   Basis   des   gleichschenkligen   Dreiecks   bis   zum   Apex   zu bestimmen,    da    die    Länge    der    Grundlinie    und    die    Größe    der Winkel    an    jedem    Ende    bekannt    sind.    Die    Genauigkeit    der Triangulation   hängt   entscheidend   von   der   Länge   der   Grundlinie im   Verhältnis   zu   der   Entfernung   zum   Ziel   ab,   um   zu   spitze   Winkel am   Apex   zu   vermeiden.   Der   Durchmesser   der   Erdbahn   um   die Sonne   stellt   eine   Grundlinie   dar,   die   2   Astronomische   Einheiten lang   ist,   so   dass   eine   Höchstgrenze   der   genauen   Messung   bei 300   Lichtjahren   liegt.   Der   Hipparcos   Satellit   schiebt   das   derzeit auf bis zu 1000 Lichtjahre hinaus. Alles,   was   weiter   weg   ist,   basiert   auf   dem   Gedanken,   dass wir   sogenannte   Standardkerzen   identifizieren,   die   Klassen   von erkennbaren   Objekten   sind,   die   alle   die   gleiche   Eigenhelligkeit besitzen.   Zwei   Probleme   gibt   es   für   jede   Klasse   von   Standard- Kerzen.    Das    hauptsächliche    ist    die    Kalibrierung,    mit    anderen Worten,    die    genaue    Bestimmung    der    absoluten    Helligkeit    der Kerze.   Das   zweite   Problem   ist   die   Festlegung,   welche   Objekte qualifiziert   sind   für   die   Mitgliedschaft   in   einer   bestimmten   Klasse von       Kerzen.       Eine       der       vorhandenen       Methoden       zur extragalaktischen        Entfernungsmessung        ist        durch        die Schwankungsrate      der      Helligkeit      von      bestimmten      Sterne gegeben,     bekannt     als     variable     Cepheiden.     Es     gibt     eine eindeutige   Korrelation   für   einen   variablen   Stern   zwischen   der Schwankungszeit   und   wie   hell   er   zu   sein   scheint.   Leider   hat   sich infolge    verbesserter    Instrumente    anschließend    gezeigt,    dass variable      Cepheiden      tatsächlich      gar      keine      Klasse      von Standardkerzen      sind.      Supernovae      (explodierende      Sterne) werden       auch       als       Standardkerzen       herangezogen,       um Entfernungen   zu   messen,   die   deutlich   heller   sind,   als   die,   die   offenbar   von   periodischer   Leuchtkraft   in   variable Sterne ausgeht. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sie eine intrinsische Nicht-Standard-Helligkeit haben. Im   Jahr   1928   fand   der   Astronom   Edwin   Hubble,   wie   er   ursprünglich   dachte,   eine   systematische   Beziehung zwischen    der    spektralen    Rotverschiebung    einer    Stichprobe    von    23    Galaxien    einer    lokalen    Gruppe    und    ihrer scheinbaren   Helligkeit.   Die   Idee   war,   dass   Galaxien   Standardkerzen   seien,   und   dass   ihre   scheinbare   Helligkeit proportional   zu   ihrer   Entfernung   sei.   Galaxien   haben   jedoch   gezeigt,   dass   sie   eine   enorm   variierende   Helligkeit haben, und dass sie als Standardkerzen nutzlos sind.     Jeder    Schritt    auf    der    Entfernungsleiter    führt    zu    weiterer    Unsicherheit.    Wäre    es    nicht    besser,    primäre Indikatoren   zu   verwenden,   um   Galaxie-Entfernungen   zu   berechnen,   und   damit   entfiele   die   Notwendigkeit   der verräterischen Entfernungsleiter? ~Stephen Webb, Measuring the Universe Kurz   gesagt,   die   Realität   ist,   dass   abgesehen   von   den   Sternen,   die   in   weniger   als   1000   Lichtjahren   Radius   zur Erde   liegen,   die   Astrophysik   keine   genau   überprüfbaren   Messverfahren   für   die   Bestimmung   der   Entfernung   auf   der Basis   eines   bekannten   Eichwertes   hat,   mit   den   zur   Zeit   schrecklichen   Auswirkungen   auf   die   Kosmologie,   dass   die Struktur, der Umfang und das Alter des Universums unmöglich mit Genauigkeit und Sicherheit zu bestimmen ist. Weil   Plasma-Strukturen   konsistent   und   unabhängig   vom   Maßstab   sind,   gibt   es   eine   Möglichkeit,   dass   Plasma- Physiker   möglicherweise   in   der   Lage   sind,   eine   Abstands-Kalibrierung   vorzunehmen,   die   fundiert   und   zuverlässig über   die   gesamte   Spannweite   des   Kosmos   ist.   Das   würde   die   Kosmologie   grundlegend   revolutionieren   und   stellte das elektromagnetische Plasma direkt an die Spitze der Astrophysik. Übersetzung M. Hüfner

Die extragalaktische Distanzleiter. Alles hängt letztlich von der willkürlich

erhaltenen Hubble-Konstante ab.            Bildquelle: Wikimedia Commons.