Standardkerzen: Astronomen verbessern All-Messlatte

Die Distanzen im All sprengen nicht nur das menschliche Vorstellungsvermögen, sie sind auch schwierig zu bestimmen. Jetzt haben Forscher die Entfernung zu unserer Nachbargalaxie so genau wie nie zuvor ermittelt - und damit das Fundament für eine präzisere Vermessung des Universums gelegt.

Doppelsternsystem (grafische Darstellung): Hilfe bei Bestimmung kosmischer Entfernungen

Foto: AFP / ESO / L. Calçada

Beim Wort "Standardkerze" denken die meisten Menschen vermutlich an optisch wenig spektakuläre Wachsleuchtmittel auf Geburtstagstorten. Für Astronomen aber hat der Begriff eine weit größere Bedeutung: Er bezeichnet Objekte im All, deren Helligkeit genau bekannt ist - und die so von entscheidender Bedeutung für die Vermessung des Universums sind.

Die Messung von Entfernungen im All ist ein schwieriges Geschäft. Wie weit ein Himmelskörper von der Erde entfernt ist, lässt sich in erster Linie anhand seiner Helligkeit berechnen. Astronomen messen deshalb die Entfernung zu Objekten, deren Helligkeit bekannt ist, so genau wie möglich - um mit diesen Daten dann auf die Entfernung weiter entfernter Objekte schließen zu können.

Eine solche Standardkerze ist die Große Magellansche Wolke. Keine andere Galaxie liegt näher an unserer Milchstraße - und ein internationales Forscherteam hat die Distanz jetzt so genau gemessen wie nie zuvor. Der Abstand betrage 163.000 Lichtjahre und sei auf 2,2 Prozent genau bestimmt worden, berichten die 28 Astronomen im Fachblatt "Nature" . Ein Lichtjahr entspricht knapp zehn Billionen Kilometern.

Die Daten seien von großer Bedeutung, betonen die Forscher - denn die Bestimmung von Distanzen im All sei immer nur so gut wie ihr schwächstes Glied. "Diese neue Messung verbessert auch unser Wissen über die derzeitige Expansionsrate des Universums - die sogenannte Hubble-Konstante", heißt es in einer Mitteilung des an der Studie beteiligten Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP). Sie sei damit "ein entscheidender Schritt auf dem Weg zum Verständnis der Natur der mysteriösen Dunklen Energie, die die Ausdehnung weiter beschleunigt".

Zehn Jahre Arbeit

Die Abstandsmessung zur Großen Magellanschen Wolke beschäftige Astronomen seit 100 Jahren, sagte AIP-Forscher Jesper Storm. Die Vermessungen seien immer exakter geworden. "Vor zehn Jahren lag die Genauigkeit bei zehn, vor zwei Jahren bei drei Prozent." Die Entfernungsbestimmung sei "das Graubrot" der Astronomen. "Das Ziel ist nun, einige Theorien zur Entwicklung des Weltalls damit zu verifizieren oder zu verwerfen."

Für die neue Entfernungsmessung nutzten die Astronomen um den Erstautor Grzegorz Pietrzynski von der Universität Concepción in Chile eine ältere Technik, aber andere Sterne als bislang. Dabei werden eng beieinander stehende Sterne beobachtet, die sich gegenseitig umkreisen. Von der Erde aus gesehen sinkt die Gesamthelligkeit der beiden Sterne ab, wenn einer vor dem anderen vorbeizieht. Für die Größe der Abschwächung ist es entscheidend, welcher Stern gerade hinten steht. Die Helligkeitsschwankungen nutzen Astronomen zur Entfernungsbestimmung.

Bislang seien dabei jedoch nur heiße Sterne analysiert worden. Nun beobachteten die Forscher Paare von Roten Riesen, die relativ kühl sind, aber einen großen Durchmesser und eine hohe Leuchtkraft haben. So konnten sie die Messgenauigkeit erhöhen.

Es seien rund ein Dutzend weitere ähnliche Messungen geplant, schreibt Bradley Schaefer von der Louisiana State University in Baton in einem "Nature"-Kommentar. Aber alles werde sich ändern, wenn die geplante Sonde "Gaia" in den kommenden Jahren Daten liefere. Sie habe eine Messungenauigkeit von nur einem Prozent. So werde es in einige Jahren noch exaktere Messwerte geben. Das Team um Pietrzynski verweist jedoch darauf, dass seine aktuellen Messungen wichtig seien, um die Instrumente von "Gaia" zu überprüfen.

mbe/dpa