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GROSSE MAGELLANSCHE WOLKE
Neue präzisere Entfernungsmessung
von Stefan Deiters
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7. März 2013

Durch sorgfältige Beobachtungen ist es Astronomen nun gelungen, die Entfernung der Großen Magellanschen Wolke mit einem Fehler von nur zwei Prozent zu bestimmen. Unsere Nachbargalaxie ist danach 163.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Messung hat auch Einfluss auf andere Entfernungsmessungen, die von kosmologischer Bedeutung sind.

Bedeckungsveränderlicher

Künstlerische Darstellung eines Bedeckungsveränderlichen. Bild: ESO/L. Calçada  

Um die Distanz zu weit entfernten Objekten zu bestimmen, gehen Astronomen schrittweise vor: Sie suchen zunächst nach Objekten in unserer relativen Nachbarschaft, deren Helligkeit und Entfernung sie genau zu kennen glauben und versuchen dann solche Objekte auch in weiter entfernten Regionen zu identifizieren. Zu diesen sogenannten Standardkerzen zählen beispielsweise Supernova-Explosionen eines bestimmten Typs oder eine spezielle Sorte pulsierender Sterne, sogenannte Cepheiden.

Mithilfe dieser Standardkerzen versucht man nun, immer weitere Entfernungen im Universum zu erschließen, wobei die ermittelte Distanz immer nur so gut sein kann, wie das schwächste Glied der Entfernungskette. Gerade die genaue Bestimmung der Entfernung zur vergleichsweise nahe gelegenen Großen Magellanschen Wolke aber, einer Satellitengalaxie der Milchstraße, erwies sich in der Vergangenheit als recht schwierig. Und dies ist nicht unproblematisch, da viele Sterne dieser Galaxie zur Kalibrierung für Messungen größerer Entfernungen genutzt werden. Solche Messungen wiederum haben kosmologische Bedeutung, da sich aus ihnen zum Beispiel Informationen über die Ausdehnungsrate des Universums ableiten lassen.

Dank der präzisen Beobachtung eines seltenen Typs von Doppelsternen ist es Astronomen nun aber gelungen, einen deutlich genaueren Wert für die Entfernung zur Großen Magellanschen Wolke zu ermitteln: Die Satellitengalaxie ist danach 163.000 Lichtjahre von uns entfernt. "Ich bin total begeistert, weil Astronomen seit hundert Jahren versucht haben, die Entfernung zur Großen Magellanschen Wolke genau zu bestimmen. Das Ganze hat sich als sehr schwierig erwiesen", so Wolfgang Gieren von der chilenischen Universidad de Concepción, einer der Leiter des Teams. "Jetzt haben wir das Problem gelöst, mit einer Entfernung, die auf zwei Prozent genau ist."

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Für ihre Untersuchung haben die Astronomen seltene enge Sternenpaare beobachtet, sogenannte Bedeckungsveränderliche. Während diese Sterne einander umlaufen, verdecken sie sich regelmäßig, was zu einer messbaren Helligkeitsveränderung des Systems führt, die unterschiedlich ausfällt, je nachdem, ob sich ein Stern - von der Erde aus gesehen - vor oder hinter seinem Partner befindet.

Die Forscher haben nicht nur die Helligkeitsänderungen der Systeme genau vermessen, sondern auch ihre jeweiligen Bahngeschwindigkeiten. So konnten sie Größe, Masse und weitere Details ihrer Orbits bestimmen. Kombiniert mit einer genauen Messung der Gesamthelligkeit und Farbe der Systeme gelang es so, vergleichsweise genaue Entfernungen zu errechnen.

Man hatte dieses Verfahren schon früher für Entfernungsmessungen angewandt, dabei aber sehr heiße Sterne verwendet, über die man noch gewisse Annahmen machen musste, so dass nicht die gewünschte Genauigkeit erreicht werden konnte. Jetzt gelang es jedoch erstmals acht Bedeckungsveränderliche in der Großen Magellanschen Wolke aufzuspüren, bei denen beide Partner kühle rote Riesensterne waren, so dass eine Entfernungsbestimmung mit einem Fehler von nur zwei Prozent möglich wurde.

"Die ESO hatte für dieses Projekt die perfekten Instrumente«, freute sich Grzegorz Pietrzyński von Universidad de Concepción und der Universitätssternwarte Waschschau. "Mit HARPS können sehr genaue Radialgeschwindigkeitsmessungen gemacht werden und mit SOFI lässt sich exakt bestimmen, wie hell die Sterne im Infraroten erscheinen." Letzteres ist für die Bestimmung der Farbe des Sterns wichtig. SOFI und HARPS befinden sich an Teleskopen der europäischen Südsternwarte ESO in La Silla.

"Wir arbeiten daran, unser Verfahren noch weiter zu verbessern und hoffen, in einigen Jahren die Entfernung zur Großen Magellanschen Wolke mit einem Fehler von nur einem Prozent bestimmen zu können", so Dariusz Graczyk von der Universidad de Concepción "Das hat weitreichende Folgen nicht nur für die Kosmologie, sondern auch für viele andere Bereiche der Astrophysik." Die Astronomen berichten über ihre Resultate in der heute erscheinenden Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

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siehe auch
Aktive Galaxienkerne: Geeignet als neue Standardkerzen? - 26. September 2011
Spitzer: Schrumpfende Standardkerzen - 25. Januar 2011
Cepheiden: Polarstern stößt Gas und Staub aus - 3. März 2006
Supernovae: Kosmische Entfernungsmesser - 9. Februar 2007
Cepheiden: Kosmische Entfernungsskala kalibriert - 2. Oktober 2000
Links im WWW
Preprint des Fachartikels (pdf-Download von eso.org)
ESO
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