Entfernungen im Raum

• April 20, 2024

Kannst du bei Tag oder bei Nacht weiter sehen? Wenn Sie "Nacht" gesagt haben, haben Sie Recht! Tagsüber können wir 150 Millionen Kilometer (93 Millionen Meilen) sehen - die Entfernung zur Sonne. Aber nachts scheint die Aussicht endlos.

Die nächsten Sterne der Nacht sind hunderttausende Male weiter entfernt als die Sonne. Astronomen haben mickrige Maßnahmen wie Meilen und Kilometer für so große Entfernungen aufgegeben. Stattdessen verwenden sie Einheiten, die Lichtjahre und Parsec genannt werden.

Lichtjahre
Trotz seines Namens ist ein Lichtjahr ein Maß für die Entfernung, nicht für die Zeit. So weit bewegt sich ein Lichtstrahl in einem Jahr und entspricht 9,46 Billionen Kilometern.

Das Licht fliegt jede Sekunde mit 300.000 Kilometern durch den Weltraum. Es dauert etwas mehr als eine Sekunde, um vom Mond zu uns zu springen, 8,3 Minuten, um von der Sonne hierher zu gelangen - und 4,3 Jahre, um vom nächsten Stern mit bloßem Auge, Alpha Centauri, zu reisen. Daher sagen Astronomen, dass Alpha Centauri 4,3 Lichtjahre entfernt ist. Sirius, der hellste Stern am Nachthimmel, ist nur 8,6 Lichtjahre entfernt, aber die entferntesten Sterne, die mit bloßem Auge sichtbar sind, sind Tausende von Lichtjahren entfernt.

Alle Sterne, die wir nachts sehen, befinden sich in unserer eigenen Heimatgalaxie, der Milchstraße. Die Milchstraße ist auch der Name für die Bande schwacher Sterne, die in klaren Nächten den Himmel überqueren. Astronomen schätzen, dass unsere Galaxie ungefähr 100.000 Lichtjahre breit ist und wir ungefähr 26.000 Lichtjahre von ihrem Zentrum entfernt sind.

Wir können auch ohne Teleskop über die Galaxie hinaus sehen. In der südlichen Hälfte des Himmels liegen zwei kleine Satellitengalaxien, die Magellanschen Wolken genannt werden und etwa 160.000 und 200.000 Lichtjahre entfernt sind. Sie sind beide für das bloße Auge sichtbar und sehen aus wie aus der Milchstraße gerissene Fetzen.

Und im nördlichen Sternbild von Andromeda liegt die Andromeda-Galaxie, sichtbar als länglicher Lichtfleck bei klarem, dunklem Himmel. In einer Entfernung von 2,5 Millionen Lichtjahren ist es das am weitesten entfernte Objekt, das mit bloßem Auge sichtbar ist.

Wenn wir weit entfernte Objekte betrachten, blicken wir auch in die Zeit zurück. Im Fall der Andromeda-Galaxie zum Beispiel ist das Licht, das wir jetzt sehen, vor 2,5 Millionen Jahren dort geblieben, als unsere affenähnlichen Vorfahren durch die Ebenen Afrikas streiften.

Wenn Sie näher nach Hause zurückkehren, versuchen Sie, einen Stern zu finden, dessen Entfernung in Lichtjahren Ihrem Alter entspricht. Wenn Sie es betrachten, hat das Licht, das Sie sehen, diesen Stern in dem Jahr verlassen, in dem Sie geboren wurden.

Parsecs
Lichtjahre werden häufig von Amateurastronomen und populären Schriftstellern verwendet, aber professionelle Astronomen bevorzugen eine andere Entfernungsmessung: die Parsec. Ein Parsec entspricht 3,26 Lichtjahren.

Parallaxe
Um die Entfernung eines Sterns zu messen, verwenden Astronomen dieselbe Methode wie Vermesser auf der Erde - Triangulation. Sterne zeigen eine leichte Positionsänderung, wenn sie von zwei weit voneinander entfernten Orten aus betrachtet werden, normalerweise gegenüberliegenden Seiten der Erdumlaufbahn. Diese Positionsänderung wird als Parallaxe bezeichnet, wie im Header-Bild gezeigt. Mithilfe einer Geometrie zur Bestimmung des Parallaxenbetrags können wir den Abstand des Sterns ermitteln. Je näher der Stern ist, desto größer ist die Parallaxe.

Selbst die nächsten Sterne haben Parallaxen von nur einem winzigen Bruchteil eines Grades. Ein Objekt mit einer Parallaxe von einer Bogensekunde (d. H. Einem 3600stel Grad) wäre eine Parsec entfernt, 3,2616 Lichtjahre. In der Praxis ist kein Stern so nah - Alpha Centauri hat eine Parallaxe von 0,75 Bogensekunden, was 1,33 Parsec entspricht. Oder, wenn Sie es vorziehen, 4,3 Lichtjahre.

Die Unstetigkeit der Erdatmosphäre erschwert es bodengestützten Observatorien, zuverlässige Parallaxen für Sterne über etwa 100 Lichtjahre hinaus zu messen. Um dieses Problem zu lösen, startete die Europäische Weltraumorganisation 1989 einen Satelliten namens Hipparcos in die Umlaufbahn. Hipparcos erzeugte genaue Parallaxen für über 100.000 Sterne bis zu tausend Lichtjahren oder mehr.

Eine noch ehrgeizigere Folgemission namens Gaia wurde im Dezember 2013 gestartet und misst derzeit die genauen Entfernungen von über einer Milliarde Sternen, einem Prozent der Sternbevölkerung der Milchstraße. Die Ergebnisse verbessern bereits unser Wissen über die Struktur der Galaxie um uns herum.

Verweise
(1) Steve Dutch (Universität von Wisconsin), "Entfernungen zu Sonne und Sternen"
//www.uwgb.edu/dutchs/CosmosNotes/distance.htm
(2) Edward Murphy und Randy L. Bell, "Wie weit sind die Sterne?" //www3.nsta.org/main/news/stories/science_teacher.php?news_story_ID=50181
(3) Die Gaia-Mission:
//sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=26

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