Die Entfernungsmessung im Universum ist eine kniffelige
Angelegenheit: Astronomen nutzen daher sogenannte Standardkerzen,
von denen sie glauben, ihre Helligkeit relativ genau zu kennen. Äußerst
beliebt sind dabei die pulsierenden Cepheiden, wie etwa Zeta Geminorum.
Die Entfernung dieses Sterns wurde nun neu vermessen - ein wichtiger
Schritt zu einer genaueren Entfernungsbestimmung im All.
Auf den ersten Blick scheint das unlängst im Wissenschaftsmagazin Nature
veröffentlichte Ergebnis einer Gruppe amerikanischer Wissenschaftler
nichts besonderes zu sein: Die Entfernung zum Stern Zeta Geminorum sei, so
ist dort zu lesen, 1.100 Lichtjahre mit einer Genauigkeit von 13 Prozent.
Das bedeutet, der Stern könnte auch in nur 960 Lichtjahren oder aber in
1.240 Lichtjahren Entfernung liegen. So ungenau diese Messung erscheinen
mag, stellt sie doch - im Vergleich zu früheren Veröffentlichungen - einen dreifach genaueren Wert für die Entfernung des
Sterns dar.
Die Bedeutung der Entfernungsbestimmung liegt aber insbesondere darin,
dass Zeta Geminorum ein ganz besonderer Stern ist, nämlich ein Cepheid.
Dies sind pulsierende Sterne, also Sterne, die regelmäßig heller und
dunkler werden, und deren maximale Helligkeit - so die Theorie - direkt
mit der Dauer eines Zyklus hell-dunkel-hell zusammenhängt. So sind dhese
Sterne ideal zur Entfernungsmessung: Findet man einen dieser Sterne und
kann die Dauer von einem Helligkeitsmaximum zum nächsten messen, kennt
man gemäß der Theorie seine wirkliche Helligkeit und kann aus
dieser die Entfernung zu dem Stern bestimmen.
Diese besondere Eigenschaft macht Cepheiden zu idealen
sogenannten Standardkerzen, die die Astronomen verwenden um Entfernungen
von anderen Galaxien abzuschätzen. Finden sie dort Cepheiden
können sie die Distanz zu dem Objekt recht genau bestimmen und so quasi
das Universum vermessen. Dies ist ein wichtiger Beitrag zur Bestimmung
beispielsweise der Hubble-Konstante und eine der Hauptaufgaben des Hubble-Weltraumteleskops
war dann auch die genaue Entfernungsbestimmung zu entfernten Galaxien.
Unabdingbar für diese Methode der Entfernungsbestimmung mit Hilfe dieser
sogenannten komischen Entfernungsskala ist die genaue Kalibrierung der Helligkeit von Cepheiden
in unserer Nähe: Einmal muss man schließlich unabhängig von der Theorie
messen, wie hell diese Sterne nun wirklich sind.
Und dieser Aufgabe stellten sich nun die amerikanischen Astronomen:
"Es war bekannt, dass Zeta Geminorum sich ausdehnt und wieder
kontrahiert", erläutert Benjamin Lane vom California Institute of
Technology (Caltech). Durch den Doppler-Effekt können die
Wissenschaftler so geringe Unterschiede im Licht von dem Stern ausmachen -
abhängig davon ob er sich gerade von uns wegbewegt, sich also
zusammenzieht, oder expandiert. Mit den Bildern zweier
zusammengeschalteter Teleskope stellten die Astronomen nun fest, dass sich
die Ausdehnung von Zeta Geminorum um den fünfhundertmillionsten Teil
eines Grades während einer zehntägigen Periode ändert. Dies
korrespondiert mit der schon vorher bekannten Änderung des Durchmessers
des Sterns von 4,2 Millionen Kilometern. Kombiniert man beide Messungen
kann man daraus die Entfernung zu Zeta Geminorum bestimmen.
Die beiden zusammengeschalteten Teleskope sind lediglich eine
Testeinrichtung für ein weitaus größeres Projekt: die Kombination der
beiden 10-Meter-Keck-Teleskope auf Hawaii mit deren Hilfe dann nach
extrasolaren Planeten gesucht werden soll. Die Entfernungsbestimmung von
Zeta Geminorum zeigt nun, dass das Grundprinzip funktioniert. "Als
Doktorand an dieser Entwicklung beteiligt zu sein, war schon sehr
aufregend", freute sich Lane.