Letzte Aktualisierung: 22. Oktober 2024

Erster Beweis für die Expansion des Universums

Beschreibung des Bildes: DasAndromeda-Galaxieist die unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, am nächsten gelegene Galaxie. Unsere Galaxie sieht Andromeda sehr ähnlich. Das diffuse Licht der Andromeda wird durch die Hunderte Milliarden Sterne verursacht, aus denen sie besteht. Die vielen verschiedenen Sterne, die das Andromeda-Bild umgeben, sind tatsächlich Sterne in unserer Galaxie, weit vor Andromeda, das etwa zwei Millionen Lichtjahre entfernt liegt. QuelleNASA.

Die Rolle von Vesto Slipher

Die Geschichte der Astronomie zu Beginn des 20. Jahrhunderts ist geprägt von der FigurVesto Melvin Slipher(1875-1969), ein amerikanischer Astronom, der eine entscheidende Rolle für unser Verständnis von Nebeln und der Bewegung von Galaxien spielte. Slipher machte eine Reihe grundlegender Beobachtungen zur Verschiebung des von diesen Himmelsobjekten emittierten Lichtspektrums, eine Entdeckung, die zu einer der wichtigsten Theorien der modernen Kosmologie führen sollte:Expansion des Universums.

Erste Beobachtungen

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren Nebel (was wir heute Galaxien nennen) noch wenig verstanden. Die genaue Natur dieser entfernten Objekte blieb unklar, und einige Astronomen dachten, es handele sich um Gaswolken innerhalb unserer eigenen Galaxie. Andere vermuteten jedoch, dass es sich tatsächlich um „Universumsinseln", weit jenseits der Milchstraße gelegen.

Im Jahr 1912, während seiner Arbeit am Lowell Observatory in Arizona,Vesto Slipherbegann, das Lichtspektrum von Spiralnebeln zu untersuchen. Mithilfe spektroskopischer Techniken untersuchte Slipher das von diesen Nebeln emittierte Licht. Er erwartete, Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Objekte und auf ihre Radialgeschwindigkeit, also ihre Bewegungsgeschwindigkeit relativ zur Erde, ziehen zu können.

Dopplerverschiebung und Spektralverschiebung

Das für Sliphers Entdeckungen zentrale Phänomen ist der Doppler-Effekt, ein bekanntes Konzept in der Wellenphysik. Dieser Effekt beschreibt, wie sich die Frequenz einer Welle abhängig von der relativen Bewegung der Quelle in Bezug auf einen Beobachter ändert.

Wenn sich uns eine Lichtquelle nähert, werden ihre Spektrallinien sichtbar seinblauverschoben.
Wenn es sich entfernt, werden die Strahlen seinrotverschoben.

Durch die Untersuchung der Spektren von Nebeln entdeckte Slipher, dass viele von ihnen einRotverschiebung. Dies bedeutete, dass sich diese Objekte von der Erde entfernten. Noch überraschender war, dass diese Geschwindigkeiten unglaublich hoch waren und sich einige Nebel mit über 1000 km/s bewegten.

Die Expansion des Universums

Sliphers Werk erhielt nach dem Werk von eine noch tiefere BedeutungEdwin Hubble(1889-1953). Im Jahr 1929 stellte Hubble mithilfe von Slipher-Messungen einen Zusammenhang zwischen der Entfernung von Galaxien und ihrer Rückzugsgeschwindigkeit her und bildete damit die Grundlage für dieHubbles Gesetz. Dieses Gesetz besagt, dass sich eine Galaxie umso schneller entfernt, je weiter sie entfernt ist, was darauf hindeutet, dass sich das Universum ausdehnt.

Obwohl Slipher nicht selbst die Idee der Expansion des Universums vorschlug, war seine Arbeit für diese Entdeckung von grundlegender Bedeutung. Seine Beobachtungen von Rotverschiebungen waren der erste direkte Beweis dafür, dass das Universum dynamisch und nicht statisch war.

Von Slipher verwendete spektroskopische Methoden

Sliphers Methoden beruhten auf der Verwendung vonSpektroskop, ein Instrument, das Licht von einem Objekt anhand seiner Wellenlängen trennt. Um die Nebel zu beobachten, verwendete Slipher lange Belichtungszeiten, manchmal mehrere Dutzend Stunden, um genügend Licht von diesen entfernten Objekten einzufangen. Anschließend verglich er die beobachteten Spektrallinien mit denen bekannter Elemente auf der Erde, um aus ihrer Doppler-Verschiebung die Radialgeschwindigkeit zu bestimmen.

Slipher war somit in der Lage, die Radialgeschwindigkeiten von 21 Spiralnebeln vor 1925 zu messen und trug damit maßgeblich zum ersten Beweis dafür bei, dass es sich bei den Nebeln tatsächlich um Galaxien außerhalb der Milchstraße handelte.

Abschluss

Vesto Sliphers bahnbrechende Arbeit zur Spektralverschiebung von Nebeln lieferte den ersten Beobachtungsbeweis für die Expansion des Universums. Seine Entdeckungen über die hohen Radialgeschwindigkeiten entfernter Galaxien ebneten den Weg für spätere Entwicklungen in der Kosmologie, einschließlich des Hubble-Gesetzes.