Zur Begleitung der Sendung
am 22. November 1998
   
Licht und Asche des Urknalls Rainer Kayser  
(Aus: Sterne und Weltraum, Special 2 - Schöpfung ohne Ende, S. 106-117)		 Seite   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Oft wird die kosmologische Rotverschiebung ferner Galaxien - auch in diesem Special - in unkorrekter Weise als Dopplereffekt bezeichnet. Tatsächlich handelt es sich jedoch um etwas anderes: Das Licht nimmt, während es sich von der fernen Strahlungsquelle auf uns zu bewegt, an der Expansion des Alls teil. Es handelt sich hierbei nicht um Haarspalterei, wie der amerikanische Kosmologe Edward R. Harrison anhand eines Beispiels zeigte:
   Man stelle sich einen Kosmos vor, der zunächst, während der Aussendung des Lichts zum Beispiel einer Supernova in einer fernen Galaxie, stationär ist. Während das Licht auf seiner langen Reise zu uns unterwegs ist, expandiere das Universum nun, um aber vor Ankunft der Strahlung wieder in eine stationäre Phase überzugehen. Da sich Strahlungsquelle und Beobachter bei Aussendung und Empfang des Lichts in Ruhe befinden, sollte kein Dopplereffekt beobachtbar sein.
   Tatsächlich würde man jedoch eine kosmologische Rotverschiebung durch die Expansion während der Lichtausbreitung sehen!		   Rotverschiebung und Expansion
     Doch nicht alle Astro- physiker sind von dieser Erklärung der Rotverschie- bung - und damit von der Expansion des Raumes und seiner Entstehung in einem Urknall - überzeugt. Das Licht könnte, so eine alter- native These, auf seinem Jahrmillionen dauernden Weg zu uns - durch noch unbekannte Prozesse - »er- müden«, Energie verlieren also, und dadurch langwel- liger werden. Und die Hintergrundstrahlung? Fred Hoyle, der große alte Mann der britischen Astronomie und »Erfinder« des Begriffs Big Bang, ersann einen Weg, mittels mikroskopischer Eisennadeln, entstanden in Supernova-Explosionen, aus gewöhnlichem Sternenlicht den vermeintlichen Überrest des Urknalls zu erzeugen.
   Im Gegensatz zur Lichtermüdung ist aber bei einer Expansion des Alls neben den Wellenlängen der Spektrallinien auch die ganze Lichtkurve einer Supernova von der Rotverschiebung betroffen. Während sich die Photonen durch das All bewegen, 		  vergrößert sich nämlich durch die permanente Ausdehnung des Kos- mos auch der Abstand zwischen den Lichtteil- chen.
   Die Lichtkurve verlän- gert sich nicht etwa, wie mitunter zu lesen, weil der letzte Schimmer der Supernova - durch die seit der Explosion erfolg- te Expansion - einen längeren Weg zurückzu- legen hat. Dieser Effekt trägt nur einen winzigen, nicht meßbaren Bruchteil zu dem Phänomen bei. Auch das läßt sich leicht am Harrison-Modell nachvollziehen: Dort legen Anfang und Ende der Lichtkurve exakt den gleichen Weg zurück - und trotzdem wird die Lichtkurve gestreckt.
   Und eine solche Streckung ist tatsächlich von zwei internationalen Forschergruppen beob- achtet worden! Die bei- den Teams, eines unter der Leitung von Bruno Leibundgut von der Europäischen Südstern- warte ESO, eines um Gerson Goldhaber und Saul Perlmutter von der University of California in Berkeley, benutzten für ihre Untersuchung die 		  Lichtkurven von Supernovae des sogenannten »Typs Ia».
   Diese haben die ange- nehme Eigenschaft, sich sehr einheitlich zu verhalten: Nach der Explosion des Sterns nimmt ihre Helligkeit zwei Wochen lang rasch zu, um dann über Monate hin- weg langsam abzufallen. Die maximale Helligkeit und die Zeitdauer bis zum Maximum ist bei allen Supernovae dieses Typs etwa gleich.
   Bruno Leibundgut und seine Kollegen beobach- teten die Supernova 1995 K, die eine Rotverschiebung von 0.48 aufweist, gleich- bedeutend mit einer Verlän- gerung der Wellenlängen um einen Faktor 1.48. Im Astro- physical Journal berichten sie: »1995 K ist die lang- samste Supernova Ia, die jemals beobachtet wurde; wir schreiben dieses nicht den Eigenschaften der Supernova zu, sondern der Zeitdilatation», der Streckung der Lichtkurve durch die Expansion des Raumes also.
   Das Team um Goldhaber konnte dieses Resultat durch die Messung der Lichtkurven von sieben Supernovae mit Rotver- schiebungen zwischen 0.35 und 0.46 bestätigen. Es dauert bei den entfernten Supernovae nicht nur länger bis zur Erreichung des Maximums als bei nahe- gelegenen, sondern das Streckungsverhältnis von Lichtkurve und Wellenlängen stimmt exakt überein.
   Und das ist genau das, was zu erwarten ist, wenn die Ursache für die Dehnung der Lichtkurve, wie bei der Rotverschiebung, die Expansion des Raumes ist. Würde das Licht auf dem Weg zu uns ermüden, gäbe es also keine Expansion, so würden die Lichtkurven ferner Supernovae sich in ihrem zeitlichen Verlauf dagegen nicht von denen der nahen Supernovae unter- scheiden. Damit brechen für Fred Hoyle und andere Anhänger der Steady-State- Theorie harte Zeiten an.
kosmologische Rotverschiebung   In einem spekulativen Modell-Universum, das nur während einer bestimmten Phase expandiert, sonst aber konstant bleibt, erscheint die Lichtkurve einer Supernova zeitlich gedehnt, auch wenn kein Doppler-Effekt vorliegt. So wird klar: Der Ursprung der Rotverschiebung liegt in der Expansion des Weltalls.  




> zur vorigen Seite
> zur nächsten Seite
^ zur Fernsehseite