Wenn Sterne und Galaxien rot werden, Teil 2: Hubble und die Expansion des Kosmos

 Teil 2: Hubble und die Expansion des Kosmos

Nach dem Henrietta Leavitt herausgefunden hatte, wie man Entfernungen von bestimmten pulsierenden Sternen bestimmen kann (sie entdeckte 1912 die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung der Cepheiden) konnte Edwin Hubble seine Rotverschiebungsmessungen in Galaxienspektren 1929 mit der Entfernung dieser Galaxien in Beziehung setzen.

 

 

 

 

 

 

 

Er hatte in der Tat die Rotverschiebung als Dopplereffekt interpretiert, also auf eine bBwegung der Galaxien relativ zu uns zurückgeführt.

 

 

 

 

 

 

 

Das Bild zeigt seine Messwerte: Die aus der Dopplerformel berechnete Geschwindigkeit ist gegen die Entfernung einer Galaxie aufgetragen. Alle Galaxien scheinen sich von uns fort zu bewegen.

Daraus hat er das berühmte Hubblegesetz gefunden:

v = H * E

v ist die sog. "Fluchtgeschwindigkeit", E die Entfernung und H die Hubble-Zahl, also die Proportionalitätskonstante.

Es ist üblich die Galaxienentfernungen in Mpc anzugeben: 1 pc = 3,26 Lichtjahre.

Dann gibt man H in km/sec pro Mpc an. H würde also angeben wieviel schneller Galaxien sich von uns fortbewegen, wenn sie 1 Mpc = 3,26 Millionen Lichtjahre weiter entfernt sind.

Hubble hat die viel zu große Zahl 530 erhalten, moderne Werte liegen je nach Messmethode zwischen 67 und 77.

Vergleich moderner Messwerte für H

 

Schnell war klar, das Hubble die Expansion des Universums entdeckt hatte. Von jedem Ort im Kosmos hätte man den gleichen Eindruck: Alle anderen Galaxien scheinen jeweils von diesem Ort "wegzufliegen".

Hier sieht man die Spektren und die Verschiebungen einiger Galaxien, die Hubble beobachtet hat:

 

Die Expansion des Kosmos sollte also eine Bewegung der Galaxien veranlassen. Und so blieb die Deutung durch den Dopplereffekt als Bewegung bis in die moderne Zeit erhalten.

Heute wissen wir es anders:

Galaxien haben natürlich eigene Bewegungen, die man durch einen Dopplereffekt nachweisen kann. In großen Entfernungen aber überwiegt der Expansionseffekt:

Der Raum wird größer und vergrößert damit auch die Wellenlängen des Lichtes im Raum.

Da bewegt sich nichts, das ist kein Dopplereffekt, das ist eine kosmische Rotverschiebung.

Den Unterschied merkt man daran:

Damit eine Rotverschiebung durch den Dopplereffekt eintritt, muss eine Galaxie sich während der Lichtaussendung bewegen.

Bei der Interpretation als kosmische Rotverschiebung spielt der Moment der Lichtaussendung keine Rolle. Der Raum muss sich ausdehen, während das Licht unterwegs ist, damit die Wellenlängen verlängert werden.

Im nächsten Post werden wir das Hubble-Gesetz richtig hinschreiben, so wie es eigentlich lauten müsste aber wie es in keinem Lehrbuch steht. Dann werden wir auch die Einheit von H uminterpretieren: Es sind nicht km/sec pro Mpc sondern km/Mpc pro Sekunde.