Im Jahr 1912 sah das Universum noch völlig anders aus als heute – zumindest laut den Vorstellungen der Astronominnen und Astronomen jener Zeit. Das Sonnensystem samt Sonne und Erde befand sich, wenn schon nicht völlig, dann doch sehr nahe dem Mittelpunkt des Universums. Besagtes Universum bestand aus einer einzigen Galaxie – nämlich unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Darüber hinaus war es winzig klein: ein paar tausend Lichtjahre sollte es durchmessen, mehr nicht.
Doch in jenem Universum begannen irdische Forschende damit, die Sterne, die sie beobachten konnten, systematisch zu erfassen: Sie verzeichneten ihre Positionen am Nachthimmel und vermaßen ihre Helligkeiten. Dabei ist die Helligkeit mancher Sterne nicht immer gleich: Einige waren – und sind es immer noch – veränderliche Sterne, deren scheinbare Helligkeit sich ändert, mal zu- und dann wieder abnimmt. Die Astronomin Henrietta Swan Leavitt interessierte sich für eine besondere Klasse dieser veränderlichen Sterne, die heutzutage als Cepheiden bekannt sind, benannt nach dem namensgebenden Stern Delta Cephei.
In den Beobachtungsdaten von Sternen in der Kleinen Magellanschen Wolke am Südhimmel fand Leavitt etwa zwei Dutzend Cepheiden – und dabei fiel ihr eine Besonderheit auf, die für Jahrzehnte unerklärbar bleiben sollte, die sich aber sofort als unheimlich nützlich erweisen sollte: Je heller einer dieser Sterne insgesamt war, desto länger war seine Periode, also der Zyklus einer Helligkeitveränderung. Leavitt beschrieb ihren Fund in einem Fachartikel, der im Jahr 1912 erschienen ist.
In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts erzählt Franzi die Geschichte der Cepheiden, der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, und warum sich ein Astronom namens Harlow Shapley als eine Art moderner Kopernikus sah. Die von Henrietta Swan Leavitt gefundene Perioden-Leuchtkraft-Beziehung sollte unser Verständnis vom kleinen Universum, das aus einer einzigen Welteninsel besteht, und in dem die Sonne im Mittelpunkt steht, revolutionieren – oder sogar völlig über den Haufen werfen. Denn Leavitt hatte erstmals eine sogenannte Standardkerze gefunden, ein Lineal für den Kosmos. Damit gab es eine Möglichkeit, die Entfernung zu weit entfernten Himmelskörpern zu ermitteln und so Maß zu nehmen im Universum.
Weiterhören bei AstroGeo
Weiterführende Links
- WP: Polarstern
- WP: Veränderlicher Stern
- WP: Cepheiden
- WP: Henrietta Swan Leavitt
- WP: Magellansche Wolken
- WP: Scheinbare Helligkeit
- WP: Absolute Helligkeit
- WP: Leuchtkraft
- WP: Delta Cephei
- WP: Perioden-Leuchtkraft-Beziehung
- WP: Standardkerze
- WP: Parallaxe
- WP: Ejnar Hertzsprung
- WP: Harlow Shapley
- WP: Jacobus Cornelius Kapteyn
- WP: Kugelsternhaufen
- Buch: Dava Sobel: The Glass Universe / Das Glas-Universum
Quellen
- Buch: Marcia Bartusiak (ed.) – Archives of the Universe (2004)
- Fachartikel: Periods of 25 Variable Stars in the Small Magellanic Cloud. (1912)
- Fachartikel: Studies based on the colors and magnitudes in stellar clusters. XII. Remarks on the arrangement of the sidereal universe. (1919)
Episodenbild: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgements: Davide De Martin
Danke! Hab hier mal wieder ein paar Basics lernen dürfen. Aaaaber: Franzi hat in früheren Folgen immer wieder behauptet, in München zu leben, jedoch spricht sie die beiden letzten Silben des Wortes „Magnitude“ solide Norddeutsch aus. Was ist da los? Und wie kamen die Leute vor 1912 beim Durchmesser des Universums auf die Zahl 6 – 10 Lichtjahre? Durch die Paralaxe? Grüße!
Kurz vor 1912 hat bestimmt niemand mehr in der Astronomie geglaubt, dass das Universum nicht mehr als 10 Lichtjahre durchmisst… Bessel hat 1838 schon die Entfernung zu einem Stern im Sternbild Schwan mit etwas über 10 Lichtjahren bestimmt und es war ihm auch bekannt, dass das einer der nächsten Sterne ist — er hat sich nämlich einen ausgesucht, der eine möglichst große Parallaxe hatte, um diese messen zu können.
Ein paar Tausend bis ein paar Zehntausend Lichtjahre, das scheint mir eine realistischere Vorstellung für die Zeit zu sein, und die beruhte wohl auf der Ein-Galaxien-Idee von Shapley und Kollegen. Man glaubte, dass das Universum im Wesentlichen überall die Sternendichte hatte, die um unsere Sonne herum vorliegt, also nicht aus mehreren „Inseln“ dieser Dichte mit viel Leerraum dazwischen besteht. Wenn man dann die mittlere Sternendichte und die Gesamtzahl der beobachtbaren Sterne verwendet, kommt man auf ein Volumen des „Universums“ und nimmt man es als kugelförmig an, kriegt man auch seinen Durchmesser.
Man sah ja nicht weit über die Milchstraße hinaus, bzw. glaubte, dass „Nebel“ wie Andromeda in dieser liegen und sah vielleicht noch ein paar Galaxien der lokalen Gruppe als Punkte. Einzelsterne in Andromeda im Teleskop auflösen, das konnte erst Baade so um 1950 herum, der kommt bestimmt in einer der nächsten Geschichten von Franzi vor, er hat nämlich den Eichmaßstab der Cepheiden, also die „Linealeinheit“, um einen Faktor zwei vergrößert und damit die Größe des bekannten Universums verdoppelt.
Ich habe versucht, die Stelle ausfindig zu machen, bei der ich ein paar Größenordnungen unterschlage und etwas von sechs bis zehn Lichtjahren erzähle, bin aber nicht fündig geworden. Wenn, dann wäre es ein Versprecher meinerseits gewesen – richtig ist: 6000 bis 10.000 Lichtjahre standen zu der Zeit im Raum.
@Franzi und Klaus: Bitte entschuldigt, ich meinte natürlich 6000 bis 10000 und habe in der Eile die Nullen eingespart! Also lautet die Frage richtig: Warum klingt Franzi fast nie bayrisch? Kommt das durch die Paralaxe? Liebe Grüße!
Man liest in gefühlten 1000 Stellen im Internet, dass die „Welteninseln“ von Kant stammen. Allein, in seinem einschlägigen Werk „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“ von 1755 finde ich das Wort nicht. Vielleicht übersehe ich ja etwas, aber vielleicht ist das auch nur eine verbreitete Ente.
Dagegen findet sich der Begriff bei Alexander von Humboldt, in „Kosmos. Entwurf einer physischen Weltbeschreibung“, Band. 2, 1847. Da heißt es:
„Glücklicher in anderen kosmischen Ahndungen, wagte Kepler folgende Sätze aufzustellen: alle Fixsterne sind Sonnen wie die unsrige, von Planetensystemen umgeben; unsere Sonne ist in eine Atmosphäre gehüllt, die sich als eine weiße Lichtkrone in den totalen Sonnenfinsternissen offenbart; unsere Sonne liegt in der großen Welteninsel so, daß sie das Centrum des zusammengedrängten Sternenringes der Milchstraße bildet; sie selbst, deren Flecken damals noch nicht entdeckt waren, alle Planeten und alle Fixsterne haben eine Rotation um ihre Achsen; um Saturn (und um Mars) wird man Trabanten, wie die von Galilei um den Jupiter aufgefundenen, entdecken; in dem viel zu großen Abstand zwischen Mars und Jupiter, wo wir jetzt 7 Asteroiden kennen, (wie zwischen Venus und Merkur) bewegen sich, ihrer Kleinheit wegen dem bloßen Auge unsichtbare Planeten.“