Simulic
Deutsch

Rotverschiebung und Hubble-Gesetz – H₀, Alter des Universums und Belege für den Urknall

PhysikGravitation und AstronomieAlter 15–16

Wird geladen …

Mit meiner Klasse nutzen ✨ Mit KI anpassen Problem melden

Messen Sie die Rotverschiebung z = Δλ/λ₀ von Absorptionslinien in Galaxienspektren, berechnen Sie die Fluchtgeschwindigkeit v = cz und die Entfernung mit einer Standardkerze (einer Supernova vom Typ Ia), tragen Sie die Ergebnisse ein und zeichnen Sie v gegen d, um die Hubble-Konstante H₀ und das Alter des Universums ≈ 1/H₀ zu bestimmen. Drei weitere Ansichten zeigen, wie der expandierende Raum die Wellenlänge des Lichts dehnt, das Schwarzkörperspektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung mit dem Wasserstoff-Helium-Verhältnis und den Dopplereffekt im Spektrum eines Doppelsterns.

Lektion: Rotverschiebung von Galaxien, Hubble-Gesetz und Urknalltheorie

Was sie zeigt

Licht von fernen Galaxien ist zu größeren Wellenlängen verschoben. Vergleicht man die Absorptionslinien einer Galaxie mit denselben Linien aus dem Labor, erhält man die Rotverschiebung z = Δλ/λ₀; für kleine z ist die Fluchtgeschwindigkeit v ≈ cz. Entfernungen liefern Standardkerzen: Eine Supernova vom Typ Ia hat eine bekannte maximale Leuchtkraft, daher ergibt ihr gemessener Strahlungsfluss d = √(L/4πF). Trägt man v gegen d auf, entsteht eine Ursprungsgerade, das Hubble-Gesetz v = H₀d; ihre Steigung ist die Hubble-Konstante, und 1/H₀ schätzt das Alter des Universums ab.

So funktioniert es

Tippen Sie unter Rotverschiebung messen eine Galaxie am Himmel an, wählen Sie eine Vergleichslinie und ziehen Sie den gelben Zeiger auf die verschobene Linie im Galaxienspektrum; verfeinern Sie im Zoomstreifen oder mit ◀ und ▶. Tippen Sie auf Ergebnis eintragen und wiederholen Sie das für mehrere Galaxien; das Diagramm passt H₀ an. Deaktivieren Sie Realistische Streuung für ideale Daten. Die anderen Registerkarten zeigen die Expansion, die Hintergrundstrahlung und einen Doppelstern.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht Rotverschiebung messen, Expandierendes Universum, Belege für den Urknall, Spektroskopischer Doppelstern
  • Hubble-Konstante des Modells H₀ 50–100 km/s/Mpc
  • Realistische Streuung (Eigengeschwindigkeiten, Entfernungsfehler)
  • Bahngeschwindigkeit von Stern A 10–150 km/s

Fragen zum Erkunden

  1. Warum liegen die Messpunkte nicht genau auf einer Geraden, und wie können Sie den Einfluss der Streuung verringern?
  2. Wie würde sich das geschätzte Alter des Universums ändern, wenn H₀ größer wäre?
  3. Würden Sie in einer anderen Galaxie scheinbar im Zentrum der Expansion stehen? Warum?

Ähnliche Simulationen