Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

50 KAPITEL 1. GEOMETRIE
1.3 Galaxien bei anderen Frequenzen
1.3.1 Entdeckung neuer Objekte
Jeder neu erschlossene Frequenzbereich und jede wesentliche Verbesserung bei der Untersuchung
(wie spektrale Auflösung, Nachweisempfindlichkeit oder Positionsgenauigkeit) des elektromagnetisch
Spektrums hat einerseits bisherige Vorstellungen in der Astrophysik bestätigt und präzisiert, hat aber
darüber hinaus auch zur Entdeckung völlig neuer Objekte geführt, die zunächst nicht verstanden wurden.
Darunter sind einige Quellen, die im gesamten heute zugänglichen Frequenzbereich, der mittlerweile
von 10 6 Hz bis zu 10 25 Hz reicht, beobachtbar sind und damit für den Beobachter den Status von
Standards erhalten haben (ähnlich wie die Sonne). Dazu gehört der Krebsnebel mit seinem Pulsar
(galaktisch, D = 2 kpc ) und der Quasar 3C 273 mit seinem Jet (extragalaktisch, z = 0.158 entspricht
etwa 0.9 Gpc).
Hier ein kurzer Abriss der Entwicklung der Astronomie in Frequenzbereichen außerhalb des optischen.
Viele der entdeckten Quellen sind in kosmologischer Entfernung, d. h. ihre optischen Linien, die ein
Beobachter (Index o) misst, sind um
1 + z = λo
λe
= ωe
ωo
(1.66)
gegenüber der des Emitters (Index e) verschoben. Das führt bereits auf das bisher ungelöste Problem
der kosmologischen Entfernungsbestimmung.
Was wir sehen, besser, was wir bisher (in kosmologischer Entfernung) gesehen haben, ist nur die
Spitze des Eisbergs. Manches werden wir nie sehen können, selbst wenn wir alle möglichen Beiträge
des Sonnensystems berücksichtigen.
Der Grund dafür ist folgender: Als Beobachter sitzen wir am Innenrand eines hellen Spiralarms. Das
ist so, als wenn wir aus einem erleuchteten Zimmer heraus den Sternhimmel betrachteten. Quantitativ
gibt es dafür eine universelle Flussgrenze,
flim = 10 −12 erg s −1
was 1 Jy im Radio (100 GHz) entspricht. Von Quellen, deren Fluß wesentlich kleiner ist als flim, muß
man die Position genau kennen und lange messen.
Zusätzlich zu diesem Hintergrundrauschen kommt im Bereich von 0.1 eV bis 10 keV die Absorption
des H Atoms. Für ein Gas kosmischer Häufigkeiten und einer Dichte von 1 Teilchen pro cm 3 fällt
die Absorptionslänge von 10 24 cm (300 kpc) auf 10 22 cm (3 kpc) kurz vor 10 eV (Lyα) um dann auf
10 17 cm (0.03 pc) zu springen. Im UV kann man also nicht einmal die nächste Umgebung der Sonne
betrachten. Bis 10 keV wächst die Absorptionslänge wieder auf 10 24 cm.
1.3.2 Probleme der Bestimmung grosser Entfernungen
Definitionen und Formeln
Zum Nachschlagen vorweg einige Definitionen und Formeln, mit denen wir uns dabei behelfen müßen
und die hier nur zur Illustration benutzt werden. Sie werden später hergeleitet, wobei die hier angegebenen
Beispiele untersucht werden.
• FORMELN (PARAMETER DER HUBBLE EXPANSION)
Mit den Bezeichnungen H = Ho für die Hubble Konstante (der Index o erinnert an Observer und den heutigen Zeitpunkt)
und c für die Lichtgeschwindigkeit gilt, für nicht zu grosse Rotverschiebungen, das lineare Hubble Gesetz
z = H
r (1.67)
c