Der Doppler-Effekt in der Astronomie — Astronomie, 14–17 Jahre

Astronominnen und Astronomen erkennen an winzigen Änderungen der Wellenlänge, ob sich ein Stern oder eine Galaxie auf uns zu oder von uns weg bewegt.

Die Idee

Das Licht eines bewegten Objekts verschiebt sich ein wenig. Bei einer Bewegung auf uns zu werden die Wellenlängen kürzer und das Licht blauer; bei einer Bewegung weg werden sie länger und röter. So lässt sich Bewegung messen, ohne sie direkt zu sehen.

Warum man es braucht

Der Weltraum ist zu groß, um die meisten Objekte am Himmel einfach zu verfolgen. Deshalb musste man ihre Geschwindigkeit auf uns zu oder von uns weg messen, nicht nur ihre Position. Der Doppler-Effekt macht unsichtbare Bewegung als Spektraländerung messbar.

Ein Beispiel

Eine Spektrallinie liegt normalerweise bei 500 Nanometern. Bei einem Stern wird sie bei 501 Nanometern gemessen: Sie ist zu längeren Wellenlängen verschoben, also entfernt sich der Stern. Für kleine Geschwindigkeiten ist 1/500 etwa 0,002; das ergibt ungefähr 600 Kilometer pro Sekunde.

Der typische Irrtum

Es liegt nahe, jede Rotverschiebung als Zeichen für ein Wegbewegen zu deuten. Das ist verständlich, weil Bewegung tatsächlich eine Rotverschiebung erzeugen kann; auch der expandierende Raum streckt jedoch Licht zwischen Galaxien. Man muss die Ursachen unterscheiden.

Wo es genutzt wird

Astronominnen und Astronomen nutzen Doppler-Verschiebungen, um Sternbewegungen zu messen, die Rotation von Galaxien zu kartieren und das kleine Wackeln durch einen umlaufenden Planeten zu erkennen. Auch Gas in Nebeln und Jets junger Sterne lassen sich so untersuchen.

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