Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

124 KAPITEL 1. GEOMETRIE
Ref. Astr.J. 102, 837-840 (1991). Mittlerweile unterscheiden sie sich nicht mehr so
stark wie früher in ihrem maximalen z von Galaxien, im Gegenteil. Der extremste
Fall ist der des Galaxienhaufens MS1358 (als Linse), entdeckt von Frankx (1997).
Die beiden Bilder, G1 und G2, im Abstand von 1 ′′ Rotverschiebungsrekorde
haben eine Rotverschiebung von
Quasare
4.92.
Name z
Vollkommen unerwartet war 1991 die Entdeckung einer Protogalaxie, Quelle F10214+4724
im IRAS Katalog, mit einer Rotverschiebung von z = 2.286. Ref. Solomon et PC1247+3406 4.897
Jahr
1991
al Nature 356, 318 (1992). F10214+4724 ist eine der hellsten Galaxien überhaupt
4.43 1987
(verstärkt durch eine Gravitationslinse). Gesehen wird hier der CO(3 → 2) Rotationsübergang,
welcher von λr = 850µm nach λ = 3 mm verschoben ist.
Die Radio Galaxie aus dem 6ten Cambridge Katalog, 6C, mit den Koordinaten
0140+326, ist ebenfalls verstärkt durch eine Gravitationslinse und noch extremer.
PKS2000+330
OQ 172
PKS0237 − 23
3.78
3.53
2.23
1982
1971
1970
Sie hat eine Rotverschiebung von z = 4.41. Sie wurde von Rawlings, S. et al. entdeckt.
Ref. Nature 383, 502 (1996). Es handelt sich um eine Radio Galaxie ohne
Tab. 1.56: Rotverschiebung II
Kontinuum Strahlung im optischen Bereich, also ohne Sterne. Gesehen werden lediglich einzelne (rotverschobene) Linien,
wie Lyα, C IV und O [II].
1.5.5 Das kosmologische Entfernungsnormal
✛Für
nicht zu grosse✘Entfernung D existiert (nach Vorhersage der ART und nach Beobachtung) ein
linearer Zusammenhang zwischen D und der Fluchtgeschwindigkeit v einer Ga-
Kosmologen irren oft,
laxie, wie sie mithilfe der Rotverschiebung z = v/c = β bestimmt wird. Diese
aber zweifeln nie.
L.D. Landau von Hubble erstmals bestimmte Konstante ist die Basis der Entfernungsmessung
✚
✙in
der Kosmologie.
Die Allgemeine Relativitätstheorie, oder besser Einsteins Gravitation, erlaubt es erstmals, eine selbstkonsistente
Kosmologie zu formulieren. Die weitreichendste Aussage der Einsteinschen Gravitation
betrifft den Anfang des Kosmos. Dieser war räumlich singulär (die Dichte war formal unendlich) vor
endlicher Zeit (etwa 20 Gyr). Diese Aussage wird durch mehrere Entdeckungen, die teilweise vorhergesagt
wurden, gestützt.
Bestimmung kosmolgischer Entfernungen
Mit den Bezeichnungen H für die Hubble Konstante und c für die Lichtgeschwindigkeit gilt, wenn wir
D = r für nicht zu grosse Entfernungen setzen
z = H
r (1.241)
c
Hat man erst einmal H bestimmt, dann kann man die Gleichung umkehren und
D = c
Ho
z = 6 1
z Gpc (1.242)
2h
zur Entfernungsbestimmung benutzen. Die Größe h ist die natürliche, dimensionslose Entfernungs -
Masseinheit (Hubble Parameter) für Kosmologen und wird später erklärt.
• BEISPIEL (ENTFERNUNGSBESTIMMUNG VON CYGNUS A)
Mit v3 haben wir früher die Fluchtgeschwindigkeit in Einheiten von 10 3 km s −1 definiert. Damit (und mit c = 3 · 10 5 km
s −1 ) gilt
D = 20 v3
2h
Mpc (1.243)
Die Radio Galaxie Cygnus A hat eine Rotverschiebung von z = 0.0562. Dem entspricht nach obiger Formel eine Entfernung
von D = 340(2h) −1 Mpc, was für die Auflösung für eine Bogensekunde etwa 0.4(2h) −1 kpc liefert, d. h.
1 ′′ � 0.75h −1 kpc.