Geschwindigkeitsbestimmung von Galaxien, Sternen, ..?

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Hallo Community,

meines Wissens nach ist es ja so, dass wir eine relativ exakte Geschwindigkeitsbestimmung von sehr weit entfernten Objekten, also z.B. anderen Sternen oder Galaxien, nur durch die Wellenlängenverschiebung im Licht messen können?

Also durch den Doppler-Effekt auf uns zukommende Objekte kürzere Wellenlängen, also in Richtung Blau verschobenes Licht besitzen und sich von uns entfernende Objekte längere Wellenlängen, also in Richtung Rot verschobenes Licht besitzen.

Aber: woher weiß man denn, welche Wellenlänge das Licht zum Zeitpunkt "t0" der Emittierung besaß?

Und weiterhin: Wenn jetzt ein Objekt meinetwegen 1mio. Lichtjahre entfernt ist und sich von uns wegbewegt, sagt uns das Licht, welches wir jetzt von diesem Objekt untersuchen, nicht nur etwas über die Geschwindigkeit des Objektes vor ungefähr 1mio. Lichtjahre aus? (da das Licht ja diese Reisezeit benötigte)

Mit anderen Worten: Wir können ja eigentlich nur die Geschwindigkeit eines Objekts zu einem Zeitpunkt messen, der lange in der Vergangenheit liegt, eben so lange, wie das Licht benötigte, um zu uns zu reisen?!

Und weiterhin: Die Entfernung des Objektes bzw. die Reisezeit des Lichtes müsste doch auch von Interesse für die Geschwindigkeitsbestimmung sein. Mal angenommen z.B., ein schwarzes Loch befindet sich zwischen dem Objekt und uns, das zu uns emittierte Licht wird also zum Teil "eingesaugt", der Rest um das SL herum durch die Gravitation gekrümmt und dahinter fokussiert: würde das nicht zum einen, durch die Krümmung, den Weg, also die Reisezeit des Lichts beeinflussen?
Und würde das nicht auch zum anderen durch die Gravitation eine Änderung der Wellenlänge im Licht hervorrufen?

Also, müsste eine Messung durch sowas nicht sehr ungenau werden?

Oder kann man irgendwie "zurückverfolgen" wo/wann das Licht "einen Bogen" machen musste?

grüße & danke im Vorraus,

ascer

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18109

Tatsächlich ist es so dass die Geschwindigkeitsbestimmung meist über Frequenzverschiebungen gemessen wird. Dabei nimmt man charakteristische Emissionsfrequenzen bestimmter Atome als Referenzspektrum und ermittelt aus der Frequenzverschiebung mittels des Dopplereffektes die Relativgeschwindigkeit zwischen Quelle (einem Stern, einer Galaxie) und Empfänger (unserer Erde). Von letzterer kann man die bekannte Bahngeschwindigkeit um die Sonne und in der Milchstraße herausrechnen. Bei Sternen in näheren Galaxien kann man bei genügend guter Auflösung ebenfalls die Bahnghesxchwindigkeit des Sternes herausrechnen.

Blickt man in der Rotationsebene "von der Seite" in eine Galaxie und liegt eine genügend große Winkelauflösung vor, so kann man Sterne in unterschiedlichen Bereichen der Galaxie auflösen und daraus das Rotationsgeschwindigkeitsprofil der Galaxie bestimmen (Longitudinaler Dopplereffekt). Blickt man dagegene "von oben" auf die Galaxie, so kann die Bewegung der Sterne in der Galaxie wahrscheinkich vernachlässigt werden (Transversaler Dopplereffekt).

Und ja, es ist natürlich richtig, dass man immer nur die Relativbewegung zweier Objekte (Stern, Erde) messen kann und dass dies sozusagen für den Zeitpunkt der Emission des Lichtes gilt, also nicht für "heute", bzw. dass man die Geschwindigkeit der Erde "heute" und die Geschwindigkeit der Quelle "früher" betrachtet. Hinzu kommt, dass bei sehr großen kosmischen Distanzen zusätzlich die Exopansion des Raumes selbst eine Rolle spielt, da sie die sogenannte kosmologische Rotverschiebung verursacht, d.h. dass sich zwei Effekte, Dopplereffekt aufgrund der Relativbewegung sowie kosmologische Rotverschiebung aufgrund der Expansion des Raumes, überlagern.

Dadurch sind die Messungen tatsächlich mit einem gewissen systematischen Fehler behaftet.

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Vielen Dank, dass war sehr aufschlussreich! smile

Hast du vielleicht noch weitere Quellen, möglicherweise auch mit 'ner kleinen Beispielrechnung oder so?

Finde das Thema sehr interessant und beim Suchen per Google find ich meistens nur 5-Zeiler bei "Yahoo Answers" oder Ähnlichem -.-"

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18109

Fang mal hier an und schau die externen Links nach

http://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve