„Pekuliargeschwindigkeit“ – Versionsunterschied
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Im Deutschen wird seltener für die [[Eigenbewegung (Astronomie)|Eigenbewegung]] auch der Begriff ''Pekuliarbewegung'' verwendet. Diese beschreibt zunächst nur die scheinbare Bewegung eines Objekts an der [[Himmelskugel]], also ein grundlegend anderes Phänomen. |
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Diese Prozesse stehen dabei allerdings eigentlich unter dem Begriff der [[Eigenbewegung (Astronomie)|Pekuliarbewegung]], und als Pekuliargeschwindigkeit wird üblicherweise ein Spezialfall davon bezeichnet. Und zwar bezieht sich der Begriff Pekuliargeschwindigkeit meist auf eine Bewegung, bzw. deren Komponente, in Radialrichtung (Richtung Stern – Beobachter). Eine solche Bewegung ruft eine [[Doppler-Effekt|Doppler-Verschiebung]] des Lichtes (und Strahlung im Allgemeinen) hervor, die zusammen mit der durch den [[Hubble-Effekt]] bewirkten [[Rotverschiebung]] (oder allgemeiner einer Verschiebung zu größeren Wellenlängen) die beobachtbare Gesamtverschiebung des Spektrums ausmacht. |
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== Geschwindigkeiten innerhalb der Milchstraße == |
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Da die Verschiebung aufgrund des Hubble-Effektes ein Maß für Entfernung einer Strahlungsquelle ist, stellt die Verschiebung aufgrund der Pekuliargeschwindigkeit des Objektes eine Fehlerquelle in der [[Entfernungsmessung]] dar. Dabei nimmt der relative Fehler mit steigender Entfernung des Objektes ab, da nach der Hubble-Beziehung |
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Betrachtet man Bewegungen von Objekten innerhalb oder in der Nähe der [[Milchstraße]], kann es sinnvoll sein, diese im zylinderförmigen [[Galaktisches Koordinatensystem|galaktischen Koordinatensystem]] zu betrachten, dessen Ursprung sich im [[Galaktisches Zentrum|galaktischen Zentrum]] befindet. Da astronomische Messungen aber dennoch lokal, also vom Standpunkt der Erde aus, getätigt werden, ist es zweckmäßig, zunächst ein ruhendes Bezugssystem zu definieren. Dieses ist an der heutigen Position der Sonne fixiert und folgt einer Rotation um das galaktische Zentrum in einem perfekt kreisförmigen Orbit. Eine Geschwindigkeit relativ zum LSR wird dann Pekuliargeschwindigkeit genannt.<ref name="Schneider">{{Literatur | Autor=Peter Schneider| Titel=Einführung in die extragalaktische Astronomie und Kosmologie | Verlag= Springer| Jahr=2008 | Seiten=58 ff. | ISBN=978-3-540-30589-7 | Online = {{Google Buch | BuchID = JmQhBAAAQBAJ | Seite = 58}}}}</ref> |
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Üblicherweise werden Geschwindigkeiten in Bezug auf die Sonne (d.h. [[heliozentrisch]]) gemessen: Dies ist etwa der Fall, wenn aus Eigenbewegung und heliozentrischer [[Radialgeschwindigkeit (Astronomie)|Radialgeschwindigkeit]] eine Raumgeschwindigkeit berechnet wird. Um die Pekuliargeschwindigkeit des Objekts (in Bezug auf den LSR) zu berechnen, muss noch ein Zusatzterm addiert werden, der die Pekuliargeschwindigkeit der Sonne berücksichtigt.<ref name="Schneider" /> |
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<math>v \approx H_0 \cdot r</math> |
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== Kosmologie == |
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''(mit <math>v</math>: zugrundeliegende Geschwindigkeit einer gleich großen Doppler-Verschiebung, <math>H_0</math>: [[Hubble-Konstante]] und <math>r</math>: Entfernung)'' |
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Der Begriff der Pekuliargeschwindigkeit findet aber auch im Kontext der [[Kosmologie]] Anwendung: Zu jeder Galaxie kann eine [[Rotverschiebung]] gemessen werden. Diese lässt sich innerhalb eines kosmologischen Modells in eine Fluchtgeschwindigkeit umrechnen. Im Idealfall ist diese Geschwindigkeit nur durch das [[Expansion des Universums|Hubble-Lemaître-Gesetz]] bestimmt; diese homogene Expansion wird auch als [[Hubble-Konstante|Hubble-Fluss]] bezeichnet. In der Realität besitzt die beobachtete Rotverschiebung (bzw. Geschwindigkeit) allerdings einen weiteren Anteil: Galaxien bewegen sich relativ zum Hubble-Fluss mit Pekuliargeschwindigkeiten, die durch die [[Gravitation|gravitative]] Wechselwirkung mit der Umgebung, etwa benachbarten Galaxien innerhalb eines [[Galaxienhaufen]]s oder gar mit [[Superhaufen]], verursacht werden. Ein Beispiel in der Umgebung der Milchstraße ist der [[Großer Attraktor|Große Attraktor]].<ref name="Bartelmann">{{Literatur | Autor=Matthias Bartelmann| Titel=Das kosmologische Standardmodell. Grundlagen, Beobachtungen und Grenzen | Verlag= Springer| Jahr=2019 | Seiten=43 | ISBN=9783662596272| Online = {{Google Buch | BuchID = o4CvDwAAQBAJ| Seite = 43}}}}</ref> |
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Da die Rotverschiebung aufgrund des Hubble-Effektes ein Maß für die Entfernung einer Galaxie ist, stellt die zusätzliche Verschiebung aufgrund der Pekuliargeschwindigkeit des Objektes eine Fehlerquelle in der [[Entfernungsmessung]] dar. Diese Kontamination nimmt mit zunehmender Entfernung ab, da die Pekuliargeschwindigkeit dann gegenüber der Hubble-Geschwindigkeit vernachlässigbar wird. Um die Beobachtungsdaten von diesem Effekt zu bereinigen, müssen nähere Informationen über das lokale Geschwindigkeitsfeld in der Umgebung der betrachteten Galaxie bekannt sein. |
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die durch den Hubble-Effekt verursachte Verschiebung größer wird, wohingegen die von der Pekuliargeschwindigkeit abhängige unverändert bleibt. |
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Soll allerdings die Pekuliargeschwindigkeit, und nicht die Entfernung, bestimmt werden, folgt aus dieser Relation, dass nur bei relativ kleinen Entfernungen zuverlässige radiale Geschwindigkeitsmessungen möglich sind. |
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Diese Problematik ist zudem von Relevanz, wenn nach dem Hubble-Lemaître-Gesetz die Hubble-Konstante bestimmt werden soll: Galaxien in der Umgebung der Milchstraße, für die Entfernungen noch direkt gemessen werden können, zeigen Rotverschiebungen, die stark durch Pekuliargeschwindigkeiten kontaminiert sind. Weiter entfernte Galaxien wären wieder vom Hubble-Fluss dominiert, für diese ist eine direkte Entfernungsmessung aber nur noch sehr schwer möglich.<ref name="Bartelmann" /> |
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Zusätzlich lässt sich die Messgenauigkeit verbessern, indem man die Verschiebungen mehrerer zueinander räumlich nahen Objekte misst, und danach einen Mittelwert aus diesen Messungen bildet. Da die Pekuliarbewegungen des Objektes durch Schwankungen in der Dichte des umgebenden Raumes, etwa durch andere Galaxien, hervorgerufen werden, ist unter der Annahme, dass die lokalen Dichteschwankungen auf größeren Längenskalen gleichverteilt sind, eine tendenzielle Aufhebung der einzelnen Fehler zu erwarten. |
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== Einzelnachweise == |
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Version vom 18. Februar 2021, 01:53 Uhr
Als Pekuliargeschwindigkeit (lateinisch peculiaris ‚eigentümlich‘) wird in der Astronomie die Geschwindigkeit der Bewegung eines Sterns relativ zu einer Gruppe gleichartiger Objekte oder zu einem bestimmten Bezugssystem bezeichnet. Als Referenzbewegung dient dabei beispielsweise die mittlere Bewegung aller Sterne eines Sternhaufens oder die Rotation um das galaktische Zentrum.
Im Deutschen wird seltener für die Eigenbewegung auch der Begriff Pekuliarbewegung verwendet. Diese beschreibt zunächst nur die scheinbare Bewegung eines Objekts an der Himmelskugel, also ein grundlegend anderes Phänomen.
Geschwindigkeiten innerhalb der Milchstraße
Betrachtet man Bewegungen von Objekten innerhalb oder in der Nähe der Milchstraße, kann es sinnvoll sein, diese im zylinderförmigen galaktischen Koordinatensystem zu betrachten, dessen Ursprung sich im galaktischen Zentrum befindet. Da astronomische Messungen aber dennoch lokal, also vom Standpunkt der Erde aus, getätigt werden, ist es zweckmäßig, zunächst ein ruhendes Bezugssystem zu definieren. Dieses ist an der heutigen Position der Sonne fixiert und folgt einer Rotation um das galaktische Zentrum in einem perfekt kreisförmigen Orbit. Eine Geschwindigkeit relativ zum LSR wird dann Pekuliargeschwindigkeit genannt.[1]
Üblicherweise werden Geschwindigkeiten in Bezug auf die Sonne (d.h. heliozentrisch) gemessen: Dies ist etwa der Fall, wenn aus Eigenbewegung und heliozentrischer Radialgeschwindigkeit eine Raumgeschwindigkeit berechnet wird. Um die Pekuliargeschwindigkeit des Objekts (in Bezug auf den LSR) zu berechnen, muss noch ein Zusatzterm addiert werden, der die Pekuliargeschwindigkeit der Sonne berücksichtigt.[1]
Kosmologie
Der Begriff der Pekuliargeschwindigkeit findet aber auch im Kontext der Kosmologie Anwendung: Zu jeder Galaxie kann eine Rotverschiebung gemessen werden. Diese lässt sich innerhalb eines kosmologischen Modells in eine Fluchtgeschwindigkeit umrechnen. Im Idealfall ist diese Geschwindigkeit nur durch das Hubble-Lemaître-Gesetz bestimmt; diese homogene Expansion wird auch als Hubble-Fluss bezeichnet. In der Realität besitzt die beobachtete Rotverschiebung (bzw. Geschwindigkeit) allerdings einen weiteren Anteil: Galaxien bewegen sich relativ zum Hubble-Fluss mit Pekuliargeschwindigkeiten, die durch die gravitative Wechselwirkung mit der Umgebung, etwa benachbarten Galaxien innerhalb eines Galaxienhaufens oder gar mit Superhaufen, verursacht werden. Ein Beispiel in der Umgebung der Milchstraße ist der Große Attraktor.[2]
Da die Rotverschiebung aufgrund des Hubble-Effektes ein Maß für die Entfernung einer Galaxie ist, stellt die zusätzliche Verschiebung aufgrund der Pekuliargeschwindigkeit des Objektes eine Fehlerquelle in der Entfernungsmessung dar. Diese Kontamination nimmt mit zunehmender Entfernung ab, da die Pekuliargeschwindigkeit dann gegenüber der Hubble-Geschwindigkeit vernachlässigbar wird. Um die Beobachtungsdaten von diesem Effekt zu bereinigen, müssen nähere Informationen über das lokale Geschwindigkeitsfeld in der Umgebung der betrachteten Galaxie bekannt sein.
Diese Problematik ist zudem von Relevanz, wenn nach dem Hubble-Lemaître-Gesetz die Hubble-Konstante bestimmt werden soll: Galaxien in der Umgebung der Milchstraße, für die Entfernungen noch direkt gemessen werden können, zeigen Rotverschiebungen, die stark durch Pekuliargeschwindigkeiten kontaminiert sind. Weiter entfernte Galaxien wären wieder vom Hubble-Fluss dominiert, für diese ist eine direkte Entfernungsmessung aber nur noch sehr schwer möglich.[2]
Einzelnachweise
- ↑ a b Peter Schneider: Einführung in die extragalaktische Astronomie und Kosmologie. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-30589-7, S. 58 ff. (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ a b Matthias Bartelmann: Das kosmologische Standardmodell. Grundlagen, Beobachtungen und Grenzen. Springer, 2019, ISBN 978-3-662-59627-2, S. 43 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).