Astronomie

Weltall

Hubble-Gesetz

  • Wie alt ist unser Universum?
  • Was ist eigentlich der Urknall?
  • Sah unser Universum schon immer so aus wie heute?
  • Dehnt sich unser Universum immer weiter aus?

Hubble-Gesetz

Mit Hilfe der Rotverschiebung entdeckte Hubble(Siehe Foto) eine absolute Regelmäßigkeit in der Bewegung der Galaxien: Er fand heraus, dass sich die Galaxien um so schneller entfernen, je weiter sie von uns weg sind. Hubble entdeckte die beständige Ausdehnung des Universums! Wie die Rosinen in einem Hefeteig bewegen sich die Galaxien mit der Expansion des Universums immer weiter und schneller auseinander, wobei der Vergleich mit dem Hefeteig nicht ganz richtig ist, da der Hefeteig eine Mitte hat, das Universum aber nicht.

Die Flucht-Geschwindigkeit einer Galaxie ist direkt proportional zu ihrer Entfernung zu uns. Die Proportionalitätskonstante heißt Hubble Konstante H0, sie beträgt rund 60 km/s pro Mpc.
Geschwindigkeit = H0 x Entfernung: v = H0· r

Hier sieht man die Rotverschiebungen der H und K-Linie verschiedener Galaxien. Unter der Annahme der Gültigkeit des Hubbleschen Gesetzes, kann man aus der Größe der Rotverschiebung auf die Geschwindigkeit schließen (Doppler-Effekt) und daraus auf die Entfernung.

Anmerkungen zur Rotverschiebung:
Das richtige Verständnis der Rotverschiebung nach dem Standardmodell des Universums ist wie folgt:
Wird Licht zu einem gewissen Zeitpunkt von einer fernen Galaxie emittiert,so braucht das Licht eine gewisse Zeit, bis es auf der Erde ankommt. In dieser Zeit dehnt sich das Universum weiter aus. Angenommen, die Größe des Universums verdoppelt sich, bis das Licht auf der Erde ankommt, dann hat sich die Wellenlänge des Lichtes mit verdoppelt. Das heißt, das Licht wird sozusagen mit der Expansion des Universums „gedehnt“. Dieser Effekt folgt automatisch aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie und wird kosmologische Rotverschiebung genannt.
Wird die Rotverschiebung einer gewissen Galaxie direkt als Fluchtgeschwindigkeit interpretiert, so wird dabei etwas über die Galaxie ausgesagt, nämlich, dass sie sich mit einer gewissen Geschwindigkeit von uns fortbewegte, als das Licht von ihr ausgegangen ist. Wird die Rotverschiebung der Galaxie hingegen kosmologisch gedeutet, wird nichts darüber ausgesagt, wie schnell sich die Galaxie bewegte, als das Licht von ihr ausging, sondern nur in welchem Maße sich das Universum seither ausgedehnt hat. Wie diese Expansion verlaufen ist, das heißt, ob linear, beschleunigend, oszillatorisch (= hin und her bewegend) etc., kann dabei der Rotverschiebung nicht angesehen werden, sondern muss anderweitig erörtert werden.

Bei einer Galaxie wird die Hα-Linie des Wasserstoffs - im Labor eine scharfe Linie bei λ 0= 656,297 nm - verschoben bei der Wellenlänge λ 1= 658,003 nm beobachtet.

Mit welcher Geschwindigkeit und welcher Richtung bewegt sich die Galaxie und wie weit ist sie entfernt, wenn als Hubblekonstante H0 = 60 km/s pro Mpc angenommen wird.

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