Distanzen im All
Ist am Himmel die Welt noch in Ordnung?
Seit einer Weile diskutieren Astronomen über die Distanzen im Weltall. Verschiedene Messmethoden führen zu verschiedenen Entfernungsangaben. Jetzt liefern Forscher der kosmischen Debatte weitere Argumente.
Die Plejaden (M45), Siebengestirn oder Sieben Schwestern, im Sternbild Stier gehören zu den schönsten Objekten am Winterhimmel. Schon unsere Vorfahren in grauer Vorzeit beobachteten diese Sterne mit bloßem Auge. Der Sternenhaufen ist nach der ersten Interpretation eines Experten sogar auf der sensationellen Himmelsscheibe von Nebra abgebildet (vgl. Sonnenaufgang vor 7000 Jahren). Wer einen ungetrübten Blick hat, sollte mindestens sechs der Plejaden erkennen können - zumindest außerhalb der Licht verschmutzten Großstädte (vgl. Sag mir, wo die Sterne sind, wo sind sie geblieben?).
Tatsächlich bestehen die Plejaden aber aus tausenden Himmelsobjekten. Atlas und Pleione mit ihren Töchtern Alcyone, Asterope, Electra, Maia, Merope, Taygeta and Celaeno leuchten nur am hellsten hervor (vgl. Die hellen Sterne und assoziierten Nebel in dem Sternhaufen Plejaden M45) Aber wie weit sind die legendären Töchter des Atlas, die Zeus am Himmel zu Sternen erstarren ließ, um sie vor der Verfolgung durch den verliebten Orion zu schützen, tatsächlich von der Erde entfernt?
Von 1989 bis 1993 kreiste der Satellit Hipparcos der European Space Agency (ESA) und übermittelte astrometrische Daten, durch die ein Netz von bestimmten Positionen, Eigenbewegungen und Entfernungen erstellt werden konnte. Die beteiligten Wissenschaftler gingen von nur sehr geringen potenziellen Abweichungen von 1-2 Millibogensekunden (mas) aus. Das ist hochpräzise, denn wenn man um eine Person herum in einem Abstand von je 100 km Kerzen aufstellt und die relative Position der Lichter auf 1 Millimeter genau bestimmt, entspricht das einem Winkel von 2 mas.
Der komplette Katalog, bzw. eine dreidimensionale Karte, der durch die Messungen ermittelten Positionen von mehr als 100 000 Gestirnen wurde 1997 veröffentlicht (vgl. The Hipparcos and Tycho Catalogues). Umstritten war von Anfang an die für die Plejaden errechnete Distanz. Die Entfernung zu den sieben Schwestern wurde durch die Hipparcos-Daten auf ungefähr 385 Lichtjahre errechnet. Das war zehn Prozent weniger, als bis dahin angenommen und führte unter den Kosmologen zu Debatten über die Zuverlässigkeit der Messdaten. Die Plejaden gelten als klassischer kosmischer Meilenstein.
Xiao Pei Pan und Michael Shao vom Jet Propulsion Laboratory der NASA sowie Shrinivas Kulkarni vom California Institute of Technology haben jetzt nochmals nachgerechnet und mit ihrer Messmethode kommen sie auf eine Entfernung von 434-446 Lichtjahren. Damit bestätigen sie, dass Hipparcos mit seinen Angaben deutlich zu kurz greift. "Viele Monate tat ich mir schwer damit, dass unsere Entfernungsschätzung zehn Prozent größer ist als die vom Hipparcos-Team veröffentlichte Distanz," erklärt Xiao Pei Pan, aber nach intensiven Überprüfungen war ich schließlich von unserem Resultat überzeugt." Und sein Kollege Shrinivas Kulkarni ergänzt:
Unsere Distanzschätzung zeigt, dass im Himmel alles in Ordnung ist. Die stellaren Modelle der Astronomie werden durch unsere Werte verteidigt.
Das Astronomen-Team beobachtete den Orbit von Atlas und seines Partnersterns in dem binären System, das bis 1974 unbekannt war. Sie verwendeten die noch relativ junge Methode der Interferometrie, ein optisches Messverfahren mit untereinander verbundenen Teleskopen, das es erlaubt, die Daten von zwei sich überstrahlenden Himmelskörpern auseinander zu dividieren und durch die ermittelten Parameter der Umlaufbahnen, dann Rückschlüsse auf ihre Distanz zur Erde zu ziehen.
Konkret nutzten die Gruppe um Pan das Interferometer des Mount Wilson Oberservatory und das Palomar Testbed Interferometer am Caltech Palomar Observatory. Jetzt muss weiter geforscht werden, um dieses Ergebnis zu verifizieren. Michael Shao meint dazu:
Interferometrie ist eine junge Technik in der Astronomie und unser Ergebnis ebnet den Weg für wunderbare Möglichkeiten durch das Keck Interferometer und die geplante Space Interferometry Mission, die 2009 gestartet werden soll.
Auch kommende europäische Missionen zur Kartierung des Universums wie GAIA oder DIVA werden sicher zur Klärung der Frage, wie weit das Siebengestirn wirklich von uns entfernt sind, beitragen.
Bohdan Paczynski von der Princeton University kommentiert die Arbeit:
Ich denke, Pan und Kollegen haben Recht. Es könnte einen systematischen Fehler in den Hipparcos-Daten geben, der auf seiner sehr exzentrische Umlaufbahn beruht. Dieser Orbit war nicht geplant, sondern entstand durch ein Versagen einiger Systeme kurz nach dem Start.(...) Ich wäre nicht überrascht, wenn es sich heraus stellt, dass es eine Art unglücklicher Verschiebung in den Hipparcos-Daten gibt. Aber wenn wir Sicherheit in unseren Maßangaben astronomischer Entfernungen haben wollen, muss dieses Problem gelöst werden.