Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

92 KAPITEL 1. GEOMETRIE
Sekundäre Eich-Normale
Bis hierher, D = 20 Mpc, reichen noch hellste Sterne zur Bestimmung der Entfernung, danach müßen
neue Kerzen benützt (und mit den bereits besprochenen geeicht) werden. Diese sind die klassischen,
rein phänomenologisch gefundenen, Indikatoren hellste Kugelsternhaufen mit einer maximalen visuellen
Helligkeit MV = −9.8 mit einer Reichweite von bis zu 20 Mpc und die hellsten H II Regionen
(Riesen Molekülwolken) mit bis MV = −12 mit einer Reichweite von bis zu 30 Mpc. Diese Objekte
können noch direkt an die primären Eich-Normalen angeschossen werden.
Noch weiter kommt man mit Indikatoren dritter Ordnung. Dazu zählen die hellste Galaxien (ScI) eines
Haufens. Mit MV = −21.68 kommt man dann etwa 1 Gpc weit. Vielversprechend, weil qualitativ
physikalisch verstehbar, sind die folgenden neueren Methoden.
1. Die Tully-Fisher Methode
Nach Brent Tully und Richard Fisher (1977) ist die Breite der 21 cm HI Linie einer ganzen
Spiralgalaxie ein Maß für die Radio Leuchtkraft. Es gilt die Tully-Fisher Relation
M = −3.5 − 6 log(W/ sin i) (1.116)
Dabei ist W die mittlere Breite der 21-cm Radio Linie in elliptischen Galaxien in km/sec und i
der Inklinationswinkel der Galaxie.
Es ist (zum Umrechnen): m − M = 5 log(D/10pc), also m − M = 30 entspricht D = 10 Mpc.
Mit L⋆ = 10 10 L⊙ kann dies auch wie folgt
vc = 220(L/L⋆) 0.22
km s −1 (1.117)
geschrieben werden. Dabei ist vc die Rotationsgeschwindigkeit des H-Gases außerhalb des Kerns
der Galaxie. Damit kommt man etwa 200 Mpc weit, entsprechend einer Hubble Fluchtgeschwindigkeit
von 10 4 km s −1 .
2. Die Faber-Jackson Methode
Nach Sandra Faber und Jackson (1976) gilt im Zentralteil der Galaxie die Faber-Jackson Relation
vc = 220(L/L⋆) 0.25
für die Breite der optischen Linien-Strahlung.
km s −1 (1.118)
3. Supernovae (vom Typ Ia)
Diese werden wir noch ausführlich besprechen. Mit einer Leuchtkraft (im visuellen, wo das
Maximum liegt) von MV = −19.3 (entspr. 10 10 L⊙) kommt man damit fast 1 Gpc weit. Die
Messungen an Supernovae (vom Typ Ia) liefern für die dimensionslose Hubble Konstante h
MV = −19.3 + 5 log(h/0.6)
Sie sind an nahen Galaxien (z. B. an Virgo), deren Entfernung bereits bekannt ist, geeicht. (Ref.:
D. Branch, [Bra98]).
Für die Grenzempfindlichkeit wurde bei unseren obigen Abschätzungen mv = 22 zugrunde gelegt.
Mittlerweile kommt man aber mit den besten Teleskopen 5 Magnituden (also einen Faktor 100) weiter,
und damit durch das ganze Universum hindurch, bis zu kosmologischen Rotverschiebungen (z = 1).