CEPHEIDEN
Lichtechos verraten Entfernung
von Stefan Deiters
astronews.com
11. Februar 2008

Cepheiden, eine besondere Klasse von Sternen, spielen bei der Bestimmung von Entfernungen im All eine wichtige Rolle. Jetzt ist es Astronomen mithilfe eines Teleskops der Europäischen Südsternwarte in Chile gelungen, die Entfernung zu so einem Objekt sehr genau zu bestimmen. Zu Hilfe kamen den Wissenschaftlern sogenannte Lichtechos.

Die Cepheide RS Pup. Um den Nebel besser erkennen zu können, wurde der eigentliche Stern bei der Beobachtung ausgespart. Foto: ESO [Großansicht] Die Entwicklung von Lichtechos im Nebel um RS Pup. Bild: ESO [Großansicht]

"Unsere Messungen mit dem ESO New Technology Telescope in La Silla haben es möglich gemacht, die Entfernung eines Cepheiden genauer zu bestimmen als jemals zuvor", erläutert Pierre Kervella, Hauptautor eines Artikels über die Beobachtung, der in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen wird. Cepheiden spielen seit fast 100 Jahren in der Astronomie eine bedeutende Rolle, weil sie als wichtige Entfernungsindikatoren dienen.

Die sehr leuchtkräftigen Sterne pulsieren, also ändern regelmäßig ihre Helligkeit. 1912 stellte die Astronomin Henrietta Leavitt fest, dass es einen Zusammenhang zwischen der Pulsationsperiode und der Helligkeit eines Cepheiden gibt: Je länger die Periode, desto heller der Stern. Auf diese Weise ist es möglich durch Bestimmung der Periode, die Leuchtkraft des Sterns zu ermitteln und durch den Vergleich mit der beobachteten Helligkeit am Himmel die Entfernung des Sterns zu berechnen.

Die jetzige Messung ist deswegen so wichtig, weil sie auf rein geometrischen Überlegungen beruht und keinerlei Annahme über die Vorgänge im Inneren des Sterns macht. Der beobachtete Cepheide trägt den Namen RS Pup und liegt im südlichen Sternbild Puppis. Die Helligkeit des Sterns schwankt alle 41,4 Tage um einen Faktor von etwa fünf. Der Stern ist etwa zehn Mal massereicher, 200-mal größer und im Mittel 15.000 Mal leuchtkräftiger als unsere Sonne. Das Besondere an RS Pup ist aber, dass der Stern von einem Nebel umgeben ist, und dieser spielte bei der Entfernungsbestimmung eine wichtige Rolle.

"Das Licht, das von dem Stern erst zu einem Staubkorn des Nebels reist und von dort zur Erde, benötigt ein wenig länger als das Licht das sich direkt von dem Stern zur Erde auf den Weg macht", erläutert Kervella. "Als Konsequenz daraus können wir aus der Messung der Helligkeit einer bestimmten Struktur im Nebel eine Helligkeitskurve ermitteln, die genauso aussehen wird wie die Helligkeitskurve des Sterns, allerdings ein wenig versetzt." Diesen Unterschied nennen die Astronomen "Lichtecho".

Aus der Beobachtung der Helligkeit bestimmter Strukturen im Nebel können die Astronomen dann deren Entfernung vom Stern selbst bestimmen und daraus schließlich auch die Entfernung des Sterns von der Erde. Für RS Pup ermittelten die Wissenschaftler auf diese Weise eine Entfernung von 6.500 Lichtjahren mit einer Fehlertoleranz von 90 Lichtjahren mehr oder weniger. "Die Entfernung zu diesem Cepheiden zu kennen, ist ein wichtiger Schritt zur Kalibrierung der Perioden-Helligkeitsbeziehung dieses Sternentyps", so Kervella. "Diese Beziehung ist die Grundlage für die Entfernungsbestimmung von Galaxien mit Hilfe von Cepheiden."