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Wie kann die Entfernung von Objekten in Lichtjahren bestimmt werden?

Das "Lichtjahr" ist eine Längeneinheit wie der Kilometer und beschreibt die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Das sind rund 9,5 Billionen Kilometer. Wie man nun die Entfernung zu einem Stern, einer Galaxie oder einem anderen Objekt bestimmt, hängt - auch wenn das etwas paradox klingen mag - von der Entfernung ab. Die Entfernungsbestimmung in der Astronomie ist nämlich alles andere als einfach.

 Für relativ nahe Sterne kann man ihre sogenannte Parallaxe bestimmen. Dabei schaut man sich an, wie sich die Position des Sterns infolge des Umlaufs der Erde um die Sonne relativ zu viel weiter entfernten Sternen verändert. Je nach Genauigkeit der Messung ist so eine relativ gute Bestimmung der Entfernung möglich. Funktioniert das nicht mehr, kann man versuchen, aus dem Spektrum des Sterns seinen Typ zu bestimmen und auf seine wahre Helligkeit zu schließen und daraus die Entfernung herzuleiten.

Ist eine Entfernungsbestimmung auf diese Weise auch nicht mehr möglich, versucht man sich mit einer "Entfernungsskala" zu behelfen: Dabei sucht man nach Sternen, deren Helligkeit man aus Beobachtungen in unserer Galaxie genau zu kennen glaubt. Man nennt solche Objekte Standardkerzen. Hier bieten sich beispielsweise sogenannte Cepheiden an. Das sind Sterne, deren Helligkeit sich periodisch ändert. Wie schnell dieses passiert hängt, so haben Untersuchungen ergeben, mit der maximalen Helligkeit des Sterns zusammen. Entdeckt man nun solche Cepheiden in einer anderen Galaxie, kann man beobachten, wie sich die Helligkeit des Sterns ändert, bestimmt so seine maximale Helligkeit und kann dann daraus schließen, wie weit der Stern von uns entfernt ist. Ein weiteres Beispiel für eine solche Standardkerze ist eine bestimmte Art von Supernova-Explosion, von der man annimmt, dass sie immer die gleiche maximale Helligkeit hat.

Doch selbst dieses Verfahren hat einmal seine Grenzen. Man kann sich dann behelfen, indem man die sogenannte Rotverschiebung der Galaxien bestimmt. Aus dieser lässt sich die Geschwindigkeit errechnen, mit der sich die Galaxie von uns entfernt. Und diese Geschwindigkeit hängt mit der Entfernung dieser Galaxie zusammen. Je mehr Annahmen man jedoch bei einer Entfernungsbestimmung braucht und je mehr Zwischenschritte nötig sind, desto ungenauer werden die Angaben.  (ds/14. Oktober 2021)

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