152 | Phys. Unserer Zeit | 3/2007 (38) www.phiuz.de © 2007 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

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PH YS I K G E S T E R N U N D H EU T E |Planetensuche in unendlichen WeitenNeben der hitzigen Diskussion über den Planetenstatus von Pluto erregtdie zunehmende Zahl entdeckter Planeten außerhalb unseres Sonnen-systems die Gemüter der Astronomen. Dabei spielt insbesondere der Nachweis von Bewegungen anhand der Doppler-Verschiebung einezentrale Rolle. Diese Methode wurde grundsätzlich bereits Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelt; allerdings meinte Doppler damit die Farbigkeit des Lichts der Fixsterne erklären zu können.

1842 begann der Österreicher Christian Doppler mit der Veröffent-lichung von Arbeiten, in denen er dieÄnderung der Wellenlänge beirelativer Bewegung von Sender undEmpfänger zueinander beschrieb.Dieser Effekt sollte sowohl bei Tönenwie auch bei Licht auftreten. Dopp-ler wollte damit erklären, warum dasLicht einiger Fixsterne rötlich oderbläulich erschien. Nach seiner Mei-nung strahlten alle Sterne ein weiß-lich-gelbes Licht aus. Die unter-schiedlichen Farben resultierten dannaus einer Bewegung der Fixsternevon der Erde weg oder auf sie zu.

Diese These war aber sehr um-stritten und konnte sich auch nichtdurchsetzen. Heute werden dieunterschiedlichen Farben der Fix-sterne mit deren unterschiedlichenTemperaturen erklärt. Historischwurde aber nicht nur DopplersInterpretation abgelehnt, sondernsein Effekt insgesamt.

Dies gilt allerdings nur für denBereich der Optik, in der Akustikkonnte der Effekt bereits 1845 inVersuchen mit Lokomotiven, auf

denen Trompeter mitfuhren, demon-striert werden. Musiker mit einementsprechend gut geschultem Gehörwurden an der Bahnlinie aufgestellt,die dann zu dem Ergebnis kamen,dass der Ton der Trompeten beimAnnähern höher war als beim Ent-fernen.

Bedeutsam für unser aktuellesVerständnis des Kosmos wurde dieDoppler-Verschiebung durch dieArbeiten Edwin Hubbles Ende der1920er-Jahre. Schon zuvor hattenAstronomen bei einigen Himmels-körpern spektrale Verschiebungenfestgestellt. Hubble wies nach, dassbei dem Licht von Galaxien dieserEffekt ebenfalls auftritt, wobei es beiden meisten Galaxien zu höherenWellenlängen verschoben war. Dieswird als Rotverschiebung bezeichnet.Spektakulär war dann aber seineEntdeckung im Jahre 1929, dass dieGröße der Verschiebung von derEntfernung der Galaxie abhängt: Fastalle Galaxien entfernen sich von uns,und dies umso schneller, je weiter sieentfernt sind. Daraus leiteten einigeKosmologen die damals sehr gewagteHypothese ab, dass das Universumexpandiert. Dieses Ergebnis warfeine Reihe grundlegender Fragenüber das Universum auf und führtemit zur Urknalltheorie.

Eine entscheidende Bedeutunghat die Doppler-Verschiebung in denletzten Jahren bei der Suche nachExoplaneten erfahren (siehe R. Titz,Physik in unserer Zeit 2006, 37 (6),286). Hier macht man sich den Effektzu eigen, dass ein (oder mehrerePlaneten) und der zugehörige Zen-tralstern um einen gemeinsamenSchwerpunkt kreisen. Damit bewegt

sich der Stern mit der Umlaufperiodedes Planeten radial auf uns zu undzurück, was sich in einer Doppler-Verschiebung seiner Spektrallinienäußert. Bislang ist diese Methode aufverhältnismäßig massereiche Plane-ten, ähnlich unserem Saturn oderJupiter, beschränkt, weil deren gravi-tativer Einfluss auf das Zentralgestirnhinreichend groß ist. Dennochwurden bisher mit der Doppler-Methode die meisten Exoplanetengefunden.

Literatur Lexikon der bedeutenden NaturwissenschaftlerBd. 1, Spektrum Akademischer Verlag, Heidel-berg, 2004, 421.R. Kippenhahn, Sterne und Weltraum 22000033, 42(11), 34.

Peter Heering, Uni Augsburg

Abb. 2 Das Sonnenspektrum mit Absorptionslinien (oben) imVergleich zu dem Spektrum einer eine Milliarde Lichtjahreentfernten Galaxie (unten), in deren Spektrum eine Rotver-schiebung z um einen Faktor 1,07 (z = 0,07) auftritt.

Abb. 1 Christian Doppler (29.11.1803 –17. 3.1853).

I N T E R N E T |www.aerztewoche.at/viewArticleDe-tails.do?articleId=3205

pluslucis.univie.ac.at/PlusLucis/041/s24.pdf

www-groups.dcs.st-andrews.ac.uk/~history/Biographies/Hubble.html