Ein schwer atmender Riese

News: Ein schwer atmender Riese

Die Cepheid-Variablen gehören zu den seltsamsten Objekten am Sternenhimmel: Mit Perioden von Tagen oder Wochen werden die gelben Riesen mal dunkler und dann wieder heller. Schon lange nehmen Astronomen an, dass diese Schwankungen daher rühren, dass der Stern seine äußeren Schichten zusammenzieht und ausdehnt. Doch erst jetzt konnten sie einem Exemplar dabei direkt zuschauen.

"Das gehört zu den Dingen, die wir schon immer mal machen wollten", sagt der Doktorand Ben Lane vom California Institute of Technology in Pasadena. Er gehört zu dem fünfköpfigen Team, das den Cepheid-Variablen Zeta Geminorum beobachtet hat, sozusagen die Kniescheibe im Sternbild der Zwillinge. In regelmäßigen Intervallen wird der Stern mal heller und mal dunkler, was die Wissenschaftler sich so erklären, dass er seinen Radius vergrößert und verkleinert.

Schon früher hatten Astronomen auf Umwegen über Messungen der Doppler-Verschiebung auf das Ausmaß der Größenschwankungen dieser Sterne geschlossen. Die Oszillationen direkt zu sehen, war eine gewaltige Herausforderung an die Präzision der Beobachtungen. Von der Erde aus erscheint Zeta Geminorum nur so groß wie ein Basketball auf dem Mond. Um unter diesen Voraussetzungen überhaupt das Anwachsen und Abnehmen des Sterns nachweisen zu können, nutzten die Wissenschaftler zwei Teleskope, die mit dem 110 Meter langen Palomar Testbed Interferometer verbunden waren. Diese Kombination hat eine Winkelauflösung, die ein einzelnes Teleskop nur dann erreichen könnte, wenn es größer als ein Fußballplatz wäre.

Zu Weihnachten 1999 hatte Lane genug Daten gesammelt, um die Größenänderungen des Sterns zu erkennen. Im Frühjahr 2000 schließlich reichte sein Material für die genauesten Angaben, die bislang über Oszillationen von Cepheid-Variablen gemacht wurden (Nature vom 28. September 2000). Indem das Team die Winkelgröße der Schwankungen in eine absolute Größe, so wie sie sich aus der Rotverschiebung ergabe, umrechnete, konnte es auf eine Entfernung von 1100 Lichtjahren zwischen der Erde und Zeta Geminorum schließen.

Da Astronomen mit Cepheid-Variablen ihre Distanzmessungen zu benachbarten Galaxien kalibrieren und daraus wiederum auf den Abstand zu weiter entfernten Objekten schließen, sind die Wissenschaftler sehr an dem neuen Verfahren interessiert. Auf diese Weise könnte vielleicht sogar ein genauerer Wert für die Hubble-Konstante zu finden sein. "Mit der Zeit werden Messungen wie diese die Bestimmung der Distanzen von Galaxien vereinfachen und verbessern und damit auch die Messung der Größe und des Alters unseres Universums", sagt Jeremy Mould von der Australien National University in Canberra. Lanes Doktorvater Shrinivas Kulkarni lenkt jedoch ein: "Da wir noch eine Ungenauigkeit von zehn Prozent haben, gewinnen wir zum gegenwärtigen Zeitpunkt keinen Blumentopf bei der Hubble-Konstante. Das Tolle ist, dass die Technik funktioniert."

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