Hubble: Das Teleskop und die Konstante

Heute Abend wird das Space-Shuttle Atlantis zum 30. Mal in den Weltraum fliegen. Diesmal mit einer ganz besonders wichtigen Mission: die Reparatur des Hubble-Weltraumteleskops. Obwohl, Reparatur ist das falsche Wort. Hubble funktioniert gut – aber wenn man es nicht wartet, dann wird es bald aufhören zu funktionieren.

Die Crew der STS-125 Mission wird deswegen das Teleskop einfangen und dort u.a. die Wide Field and Planetary Camera und die Batteriemodule austauschen. Wenn alles nach Plan läuft, wird Hubble noch bis 2014 den Weltraum beobachten können!

Mehr Informationen zu dieser vierten Hubble-Service-Mission gibt es auf der Homepage der NASA. Dort findet sich auch dieses tolle Poster der Atlantis-Crew:

Hoffentlich klappt alles mit der Hubble-Reparatur. Denn das dieses Teleskop immer noch zu den besten Instrumenten gehört, die wir haben, zeigt u.a. diese aktuelle Meldung:

Mit Messungen des Hubble-Teleskops war es möglich, die wichtige Hubble-Konstante genauer als je zuvor zu bestimmen.

Die Hubble-Konstante ist eine in der Kosmologie enorm wichtige Größe. Sie beschreibt die Rate der Expansion des Universums. Wir wissen seit den Messungen von Edwin Hubble Anfang des letzten Jahrhunderts, dass sich die anderen Galaxien von uns entfernen und zwar um so schneller, je weiter entfernt sie sind. Wie diese Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Entfernung nun genau aussieht, beschreibt die Hubble-Konstante. Wenn man es genau nimmt, dann ist diese Zahl eigentlich keine Konstante weil sich das Universum im Laufe der Zeit nicht immer gleich schnell ausgedehnt hat.

Wie auch immer – es ist sehr schwer, diese Zahl zu bestimmen. Dazu muss man nämlich die Entfernung der sich entfernenden Himmelskörper möglichst genau bestimmen. Und Entfernungsbestimmung ist in der Astronomie eine knifflige Sache. Wir können ja nur beobachten, wie hell uns bestimmte Objekte am Himmel erscheinen. Wenn wir eine helle Galaxie sehen, dann kann die hell sein, weil sie z.B. klein und sehr nahe ist – oder weit weg, dafür aber groß.

Um genaue Entfernungen zu bestimmen, gibt es ab einem gewissen Abstand nur wenige exakte Methoden. Eine davon ist die Beobachtung von Cepheiden. Das sind Sterne, deren Helligkeit sich periodisch ändert. Das Schöne daran: die Periode hängt direkt mit deren absoluter Helligkeit zusammen! Kennt man also die Periode, weiß man, wie hell der Stern wirklich ist. Dann muss man nur noch messen, wie hell uns der Stern erscheint: und schon kennt man die Entfernung.

Eine zweite Methode ist die Beobachtung von Supernovae. Bei bestimmten Typen dieser Sternexplosionen (Typ I) ändert sich die Helligkeit auch auf eine ganz charakteristische Weise, die mit der absoluten Helligkeit zusammenhängt. Auch hier kann man leicht die Entfernung bestimmen.

Hubble hat nun eine Galaxie – NGC 3012 – beobachtet, in der sowohl Cepheiden als auch Supernovae vom Typ I gesehen werden konnten. Man hat also nun zwei unabhängige Methoden, um die Entfernung zu bestimmen.

Mit diesen Messungen war es möglich, den Wert der Hubble-Konstante auf 74.2 ±3.6 Kilometers/Sekunde/Megaparsec zu bestimmen. Pro Megaparsec Entfernung expandiert das Universum also 74.2 km/s schneller.

Die Messung der Hubble-Konstante ist auch wichtig bei der Lösung des Rätsels um die dunkle Energie. Denn das Universum expandiert schneller, als es eigentlich sollte, wenn man nur die beobachtbare Materie berücksichtigt. Es muss also etwas geben, was diese Expansion verursacht. Mit einer genaueren Bestimmung der Hubble-Konstante kommt man auch dieser „dunklen Energie“ auf die Schliche. Durch die neuen Daten hat sich gezeigt, dass sie sich ziemlich so verhält, wie die berühmte kosmologische Konstante, die Einstein zuerst in seine Gravitationsgleichungen eingeführt und dann wieder rausgestrichen hatte. Wie die kosmologische Konstante wirkt auch die dunkle Energie offensichtlich wie ein konstanter „Schub“ und nicht – wie es aufgrund anderer Erklärungsansätze vermutet wurde – wie eine variablerer Kraft.

Um das Rätsel um dunkle Energie und Materie zu lösen, wird noch viel beobachtet werden müssen. Und wenn die Shuttle-Mission erfolgreich verläuft, dann wird das Hubble-Teleskop sicherlich einen wichtigen Beitrag dazu leisten!

Nachtrag: Das Shuttle Atlantis ist heute abend erfolgreich gestartet! Mittwoch wird es beim Hubble-Teleskop ankommen und mit den Reparaturen beginnen.