Der Daumentrick, der interstellare Entfernungen offenbart: Wie die Sternparallaxe funktioniert

    Eine so einfache Geste wie das Bewegen des Daumens vor der Landschaft basiert auf demselben physikalischen Prinzip, das wir zur Messung kosmischer Tiefen von Millionen Lichtjahren verwenden – entdecken Sie es hier.

    Die scheinbare Bewegung eines nahen Sterns vor dem Hintergrund weiter entfernter Sterne, während die Erde um die Sonne kreist, wird als Sternparallaxe bezeichnet.

    Stellen Sie sich vor, Sie strecken Ihren Arm aus, heben Ihren Daumen und schließen abwechselnd das eine und dann das andere Auge. Sie bemerken, wie sich Ihr Daumen vor dem Hintergrund zu verschieben scheint, nicht wahr? Diese alltägliche Geste ist im Grunde genommen eine der leistungsfähigsten Methoden, mit denen Astronomen Entfernungen im Kosmos messen können. Sie wird als Sternparallaxe bezeichnet und klingt zwar technisch, ist aber genauso intuitiv wie diese scheinbare Bewegung.

    Was genau ist Sternparallaxe?

    Parallaxe ist eine scheinbare Veränderung der Position eines Objekts, wenn es von zwei verschiedenen Punkten aus beobachtet wird. In der Astronomie nutzen wir die Tatsache, dass die Erde nicht stationär ist: Im Laufe eines Jahres bewegt sich unser Planet auf einer riesigen Umlaufbahn um die Sonne. Dadurch entstehen zwei Blickwinkel, die 300 Millionen Kilometer voneinander entfernt sind.

    Wenn Astronomen einen Stern im Januar und dann erneut sechs Monate später beobachten, scheint sich der Stern vor dem Hintergrund viel weiter entfernter Sterne leicht verschoben zu haben. Tatsächlich bewegt er sich jedoch nicht – es handelt sich lediglich um einen geometrischen Effekt. Dieser winzige Winkelversatz wird als Sternparallaxe bezeichnet.

    Die Geometrie hinter der Methode: Ein kosmisches Lineal

    Der Schlüssel liegt in der Messung des Winkels dieser Verschiebung, denn je näher ein Stern ist, desto größer ist seine Parallaxe. Und je weiter er entfernt ist, desto kleiner wird der Winkel, bis er schließlich fast nicht mehr wahrnehmbar ist.

    Dazu verwenden Astronomen einfache Trigonometrie: Sie stellen sich ein Dreieck vor, dessen Spitze der Stern ist und dessen andere beiden Spitzen die Position der Erde an zwei gegenüberliegenden Punkten ihrer Umlaufbahn sind. Anhand des beobachteten Winkels lässt sich die tatsächliche Entfernung berechnen.

    Diagram
    Parallaxendiagramm: Die geringfügige Veränderung der Sichtlinie zu einem Stern, die durch die Umlaufbahn der Erde um die Sonne verursacht wird, erzeugt einen messbaren Winkel (p), der als trigonometrische Basislinie dient, um dessen Entfernung präzise zu bestimmen. Quelle: josevicentediaz.com

    Um Entfernungen auszudrücken, verwenden Astronomen eine spezielle Einheit: den Parsec (pc). Ein Stern, der sich in einer Entfernung von 1 Parsec befindet, weist eine Parallaxe von 1 Bogensekunde auf, ein außerordentlich kleines Winkelmaß. Um dies zu veranschaulichen: 1 Bogensekunde entspricht der Dicke einer Münze, die aus einer Entfernung von mehr als zwei Kilometern betrachtet wird.

    Eine historische Herausforderung: Jahrhunderte, um die erste Parallaxe zu messen

    Obwohl dieses Konzept bereits seit der Antike bekannt war, gelang es keinem Astronomen bis zum 19. Jahrhundert, es genau zu messen. Und warum? Weil selbst der nächstgelegene Stern, Proxima Centauri, eine winzige Parallaxe von nur 0,77 Bogensekunden aufweist.

    Im Jahr 1838 gelang es Friedrich Bessel schließlich, die Parallaxe des Sterns 61 Cygni zu entdecken und zu berechnen, was den Beginn einer neuen Ära in der Astronomie markierte. Zum ersten Mal konnte die Menschheit die tatsächliche Entfernung zu den Sternen ohne Annahmen und unter Verwendung rein geometrischer Methoden messen.

    Von bodengestützten Teleskopen zu hochpräzisen Satelliten

    Die Wahrheit ist, dass Parallaxenmessungen im Laufe der Zeit immer präziser geworden sind. Bodengebundene Teleskope können sehr feine Grenzen erreichen, aber die Atmosphäre verursacht Turbulenzen, die die Beobachtungen erschweren.

    Die wahre Revolution kam mit den astrometrischen Satelliten.

    Das erste war Hipparcos von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), gefolgt von Gaia, einem Weltraumobservatorium, das die Milchstraße mit beispielloser Genauigkeit kartografiert. Gaia ist in der Lage, Parallaxen von Tausendstel oder sogar Millionstel Bogensekunden zu messen. Dank ihm kennen wir die Position und Entfernung von mehr als einer Milliarde Sternen.

    Letztendlich ist die Sternparallaxe die Grundlage, auf der die gesamte kosmische Entfernungsskala aufgebaut ist. Wenn wir die tatsächliche Entfernung zu nahen Sternen nicht kennen würden, könnten wir die anderen Methoden zur Messung weiter entfernter Objekte nicht kalibrieren: von variablen Sternen wie Cepheiden bis hin zu Supernovae vom Typ Ia oder der Rotverschiebung entfernter Galaxien. Mit anderen Worten: Ohne den Parallaxentrick würden wir weder die Größe der Milchstraße noch die Expansion des Universums verstehen.