161 33Galaxienflucht Abb. 33.1 E Rotverschiebung der Absorptionslinien H und K des Ca+ für fünf hellste Galaxien von Galaxienhaufen, markiert durch die gelben Pfeile. Links daneben ist die zugehörige Fluchtgeschwindigkeit angegeben. 1200 km/s H + K 15000 km/s 22000 km/s 39000 km/s 61000 km/s 33 Galaxienflucht Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckte man, dass die Spektrallinien der Spektren von Nebeln, denen man später Galaxien zuordnen konnte, gegenüber den Spektrallinien ihrer Laborspektren verschoben waren. 1912 begann Vesto Slipher (1875 – 1969), Astronom am Lowell-Observatorium in Flagstaff (Arizona), mit der Vermessung dieser Verschiebungen. Die Spektren von Galaxien bestehen aus einem Kontinuum, das vom Licht der Sterne des Systems stammt. Diesem Kontinuum sind die ebenfalls den Sternspektren angehörenden Fraunhoferlinien (vgl. S. 79) H und K des einfach ionisierten Kalziums Ca+ aufgeprägt (Abb. 33.1)1. Nimmt man an, dass der Dopplereffekt für die Verschiebung der Spektrallinien verantwortlich ist, lassen sich die zugehörigen Radialgeschwindigkeiten vr aus der Dopplerformel ∆λ λ0 = vr c = z (vgl. S. 108) bestimmen. Auffällig war, dass die so erhaltenen Radialgeschwindigkeiten bis auf wenige Ausnahmen von uns weggerichtet sind. Man spricht von Galaxienlucht. Für sie ist die Empfangswellenlänge λ größer als die Laborwellenlänge λ0, wie sie der Sender misst (∆λ > 0). Die Spektrallinien werden also zum roten Bereich des Spektrums verschoben (Rotverschiebung). Zu den wenigen Galaxien, die eine Blauverschiebung (∆λ < 0) aufweisen, gehört z. B. die Andromedagalaxie, die sich mit gut 100 km · s–1 auf unsere Galaxis zubewegt. Eine Kollision in ferner Zukunft ist nicht ausgeschlossen. Für die Galaxien, deren Radialgeschwindigkeiten Vesto Slipher gemessen hatte, konnten seine Kollegen Milton Humason (1891 – 1972) und Edwin Hubble (1889 – 1953) u. a. durch Beobachtung von Cepheiden-Veränderlichen (vgl. S. 158 ff.) mit dem 1 Da etwa 90 % der Sternatmosphären Wasserstoff ist, mag es erstaunen, dass nicht die Balmerlinien im Spektrum einer Galaxie auftauchen. Die Erklärung liegt darin, dass beim Wasserstoff zunächst der erste angeregte Zustand besetzt werden muss, während beim Kalzium aus dem Grundzustand angeregt werden kann. Hooker-Teleskop am Mount-Wilson-Observatorium (vgl. S. 152) und später am 48-Zoll-Teleskop im Mount-Palomar-Observatorium (Abb. 33.2) die Entfernungen angeben. Aus den Messergebnissen schloss Hubble auf einen linearen Zusammenhang zwischen der Radialgeschwindigkeit vr und der Entfernung r einer Galaxie, beschrieben durch die Hubblebeziehung vf = H0 · r. H0 ist dabei die sogenannte Hubblekonstante. Die Hubble vorliegenden Messergebnisse ließen diesen linearen Zusammenhang zunächst nur erahnen. Heute wird er durch Entfernungsmessungen für große Distanzen u. a. mithilfe von Super novae N u r zu P rü fz w e c k e n E ig n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s