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SPITZER
Schrumpfende Standardkerzen 
von Stefan Deiters
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25. Januar 2011

Die Bestimmung von Entfernungen im Universum ist eine komplizierte Angelegenheit. Astronomen bauen dabei auf sogenannte Standardkerzen, also Objekte, deren Helligkeit sie recht genau zu kennen glauben. Zu den wichtigsten Standardkerzen gehören die Cepheiden. Neue Beobachtungen haben jetzt gezeigt, dass diese Sterne Masse verlieren, was die Entfernungsbestimmung beeinflussen könnte.

Delta Cephei

Die Spitzer-Beobachtungen von Delta Cephei. Der Stern bewegt sich in etwa in Richtung der linken oberen Ecke. Bild: NASA/JPL-Caltech/ M. Marengo (Iowa State)   [Großansicht]

Wer im Weltall Entfernungen bestimmen will, benötigt das kosmische Äquivalent eines Maßbandes. Astronomen haben ihr "Maßband" kosmische Entfernungsleiter getauft. Für verschiedene Entfernungen werden dabei unterschiedliche sogenannte Standardkerzen verwendet, um die ungeheuren Distanzen im All abzuschätzen. Eine Standardkerze ist ein Objekt, dessen Helligkeit man sehr genau zu kennen glaubt, so dass man aus der beobachteten Helligkeit und der bekannten wirklichen Helligkeit auf die Entfernung schließen kann. Die Kalibrierung einer weiter entfernten Stufe der Entfernungsleiter basiert dabei in der Regel auf den vorhergehenden Stufen.

Eine wichtige Rolle bei dieser Entfernungsleiter spielen die Cepheiden. Es handelt sich um eine Gruppe von pulsierenden Sternen, bei denen sich die absolute Helligkeit aus ihrer Pulsationsdauer berechnen lässt. Die Entdeckung dieses Zusammenhangs führte beispielsweise in den 1920er Jahren zu der Erkenntnis, dass das Weltall deutlich größer ist als angenommen und unsere Milchstraße nur eine von vielen Galaxien im Universum ist.

Doch wie sicher ist die Entfernungsbestimmung durch Cepheiden? Es handelt sich schließlich um Sterne mittleren Alters, von denen heftige Sternenwinde ausgehen könnten. Diese so in die Umgebung abgestoßene Materie würde den Stern verdunkeln, so dass man seine Helligkeit und damit auch seine Entfernung falsch einschätzt. Dies wiederum könnte auch Konsequenzen für die anderen Stufen der Entfernungsleiter haben, die auf diesen Entfernungsmessungen aufbauen. Einen entsprechenden Verdacht in diese Richtung gab es schon länger.

Mit Hilfe des Weltraumteleskops Spitzer konnten Astronomen nun zeigen, dass Cepheiden tatsächlich Masse verlieren. "Wir haben gezeigt, dass dieser Typ von Standardkerze durch die von ihm ausgehenden stellaren Winde langsam Masse verliert", erläutert Massimo Marengo von der Iowa State University, der Hauptautor eines Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomical Journal erscheint. "Wenn man also Cepheiden als Standardkerzen benutzt, muss man besonders vorsichtig sein, da sie - genau wie richtige Kerzen - immer kleiner werden, während sie leuchten."

Die Astronomen hatten den Stern Delta Cephei im Sternbild Kepheus (lateinisch Cepheus) untersucht. Der 1784 entdeckte Stern ist gleichzeitig Namensgeber für diesen Sternentyp. Das Besondere an Delta Cephei ist, dass er sich mit großer Geschwindigkeit durchs All bewegt und dabei Gas und Staub in seiner Umgebung zu einer Art Bugwelle auftürmt. Ein anderer Stern ganz in der Nähe von Delta Cephei beleuchtet zudem die Szenerie, so dass man diese "Bugwelle" gut erkennen kann.  

Durch eine genaue Analyse der Beobachtungen gelang es den Wissenschaftlern nun nachzuweisen, dass von Delta Cephei ein starker stellarer Wind ausgehen muss, der hier auf Gas und Staub in der Umgebung trifft. Dieser Wind, so berechneten die Astronomen, ist bis zu eine Millionen Mal stärker als der von unserer Sonne ausgehende Wind. Die Masse von Delta Cephei sollte also dadurch langsam abnehmen.

Anschließende Beobachtungen von anderen Cepheiden ergaben, dass bis zu ein Viertel der untersuchten Sterne dieses Typs auch Masse verlieren. "Das Fundament von kosmologischen Untersuchungen wird brüchig, wenn man nicht mit bestmöglichen Cepheiden-Messungen beginnt", so Pauline Barmby von der University of Western Ontario, Hauptautorin eines Artikels über die  zusätzlichen Cepheiden-Beobachtungen, der bereits online im Astronomical Journal erschienen ist. "Diese Entdeckung dient dem besseren Verständnis dieser Sterne, wodurch man sie dann sogar als noch genauere Entfernungsindikatoren verwenden kann."

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Standardkerzen mit Massenverlust. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Cepheiden: Polarstern stößt Gas und Staub aus - 3. März 2006
Cepheiden: Kosmische Entfernungsskala kalibriert - 2. Oktober 2000
Links im WWW
Spitzer Space Telecope
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org (Barmby et al.)
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