Chandra und noch ein Effekt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Zurück zu den Anfängen?

Chandra und noch ein Effekt

Blick auf die ältesten Galaxien © NASA

Einen ungewöhnlichen Weg, um die kosmische Skala, die Hubble-Konstante und letztlich das Weltalter zu ergründen, beschreiten der Nasa-Astronom Marshall Joy und sein Kollege John Carlstrom von der Universität Chicago. Sie verbinden genaue Untersuchungen winzigster Schwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung mit neuesten Daten des erdumkreisenden Chandra-Röntgensatelliten. Dabei machen sie sich einen Effekt zunutze, den zwei russische Astronomen, R. A. Sunyaev und Ya. B. Zeldovich um das Jahr 1970 herum erstmals vorhersagten und der schon 1973 von ihrem Landsmann Yuri N. Parijskij im Coma-Galaxienhaufen nachgewiesen werden konnte.

Der Sunyaev-Zeldovich-Effekt an sich ist einfach zu verstehen: Wenn Lichtteilchen aus dem kosmischen Mikrowellen-Hintergrund auf ihrem Weg zur Erde einen Galaxienhaufen passieren, müssen sie auch durch eine heiße Gashülle hindurch, in die solcherlei »Milchstraßen-Kolonien« eingebettet sind. Dabei treffen die Photonen in der Regel auf Elektronen, wodurch das Licht gestreut wird. Dessen Energie rutscht also in Bereiche außerhalb der Mikrowellen-Frequenz hinein. Auf diese Weise wird die Hintergrundstrahlung geschwächt.

Die Stärke des Effekts hängt von Größe, Temperatur sowie Dichte der heißen Gasmassen ab. Aus einer Kombination von Chandra-Röntgendaten und der Hintergrundverzerrung durch den S-Z-Effekt, der von Joy und Carlstrom bereits in zahlreichen Galaxienhaufen nachgewiesen wurde, lassen sich Rückschlüsse auf tatsächliche Helligkeit, Größe und Masse eines Galaxienhaufens ziehen. Und daraus ergibt sich am Ende wiederum die Entfernung. Allerdings sind die bisherigen Ergebnisse noch nicht präzise genug, um einen echten Durchbruch zu liefern.

Hintergundstrahlung © NASA

Einige Kosmologen sind davon überzeugt, dass erst die Rückkehr zu einer alten Methode dazu führen wird, das Weltalter genau zu bestimmen. Das klingt zunächst paradox. Doch muss jene alte Methode auch erst in einem neuen Gewand erscheinen, wenn das Klassenziel erreicht werden und die bisher wahrscheinlichste Angabe zwischen rund 13 und 15 Milliarden Jahren weiter eingeengt werden soll.

Es geht um die schon historische Entfernungsmessung mit Hilfe der trigonometrischen Parallaxe: Zwei Beobachter an zwei unterschiedlichen Orten sehen ein ihnen näher gelegenes Objekt gegenüber dem fernen Hintergrund leicht verschoben. Nehmen die Entfernungen zu, muss auch der Abstand der Beobachter – die »Basislinie« – ausgeweitet werden, um diese Parallaxe erkennen zu können. Mit üblicher Technik können auf diese Weise nur die Distanzen von verhältnismäßig wenigen, nahen Sternen unserer Galaxis bestimmt werden, dafür aber auch ziemlich präzise.

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Die Empfindlichkeit des Verfahrens muss millionenfach gesteigert werden, um auch im extragalaktischen Bereich anwendbar zu sein. Daran arbeiten Fachleute allerdings schon. So gibt es Pläne, mehrere Radioteleskope im All zu errichten und zu einem Weltraum-Interferometer zusammenzuschalten, dessen Basislinie dem Durchmesser unser Erdbahn entspricht.

Bis dieses Projekt in die Tat umgesetzt ist, wird wohl noch geraume Zeit vergehen. Doch dann, das scheint bereits recht sicher zu sein, dürften die Hubble-Konstante und das Alter des Universums mit nie gekannter Genauigkeit bestimmbar werden.

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Stand: 19.09.2001

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Stunde Null
Wie alt ist der Kosmos?

Überblick
Fakten, Zahlen und Methoden

Ein Stern aus uralten Zeiten...
Auf der Suche nach kosmischen Uhren

Abschied vom ewigen All
Vom "Steady-State" zur Expansion

Hubbles Entdeckung
Die Hubble-Konstante und der Urknall

Der Haken an der Sache...
Wie schnell expandiert das Universum?

Je röter desto schneller...
Der Dopplereffekt

Helligkeitsschwankungen als kosmische Zollstöcke
Entfernungsmessung mithilfe von Cepheiden

Kosmischen Distanzen auf der Spur
Fortschritte durch neue Technik

Chandra und noch ein Effekt
Zurück zu den Anfängen?

Je schwerer desto schneller die Alterung...
Kugelsternhaufen und das Weltalter

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