Lightyears 101: Beobachten wir die Sterne in Echtzeit? (2024)

In unserem Sonnensystem ist Saturn der am weitesten von der Erde entfernte Planet, der mit bloßem Auge gesehen werden kann. Und wenn er von einem Asteroiden zerstört wird, während Sie ihn beobachten (mit oder ohne Teleskop), wäre der beringte Planet für Sie durchschnittlich noch etwa 80 Minuten lang sichtbar, selbst nachdem er in Einzelteile zerfallen ist. Dies geschieht aufgrund der durchschnittlichen Entfernungzwischen Saturn und Erdebeträgt 0,00015 Lichtjahre, was bedeutet, dass das Licht des Saturn dauertca. 80 Minutenum deine Augen auf die Erde zu richten.

Wenn also ein Stern, den Sie von der Erde aus beobachten, 100 Lichtjahre entfernt ist, dann sehen Sie mit Ihrem Teleskop nicht seinen aktuellen Status, sondern den Zustand des Sterns vor 100 Jahren. Aus diesem Grund wird manchmal auch ein Teleskop genanntastronomische Zeitmaschine. Das Messen astronomischer Entfernungen in Meilen oder Kilometern ist aufgrund der großen Entfernungen und des Maßstabs der verwendeten Zahlen unpraktisch. Die Messung in Lichtjahren ermöglicht es Astronomen auch, in die Vergangenheit zu blicken. Da Licht eine normale Zeit benötigt, um zu unseren Augen zu gelangen, ist alles, was wir im Weltraum sehen können, bereits geschehen. Wenn Sie also etwas genau zwei Lichtjahre entfernt beobachten, sehen Sie es so, wie es vor genau zwei Jahren aussah.

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Was ist ein Lichtjahr?

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine Konstante. Im Vakuum bewegt sich Licht ebenfalls mit einer Geschwindigkeit von 1.079.252.849 km/h. In einem Erdenjahr mit 364,25 Tagen (8.766 Stunden) legt Licht eine Distanz von 5.878.625.370.000 Meilen (9,5 Billionen km) zurück. Diese Distanz wird als ein Lichtjahr bezeichnet.

Da der Abstand zwischen kosmischen Körpern meist in der Form von Millionen und Milliarden Kilometern angegeben wurde, war eine praktischere Maßeinheit erforderlich, um so große Entfernungen einfacher auszudrücken, und dies führte dazu, dass das Lichtjahr als Einheit zur Messung astronomischer Entfernungen verwendet wurde.

Wie der Wert vermuten lässt, ist Lichtjahr (oder Lichtjahr/Ly) eine Entfernungseinheit. Ein häufiges Missverständnis über Lichtjahre ist, dass es sich um eine Zeiteinheit handelt, was falsch ist. Mit Lichtjahr wird im Allgemeinen die Entfernung zwischen der Erde und Himmelskörpern außerhalb unseres Sonnensystems ausgedrückt.

Lichtgeschwindigkeit und die Entdeckung des Lichtjahres

Damit Wissenschaftler das Lichtjahr richtig berechnen konnten, war es wichtig, dass sie den Wert der Lichtgeschwindigkeit kennen. Die antiken griechischen Philosophen waren sich über die Natur der Lichtgeschwindigkeit nicht einig. Der PhilosophEmpedokles glaubte, dass Licht sich fortbewegt und daher eine Ausbreitungsgeschwindigkeit haben muss. Im Gegensatz dazu argumentierte Aristoteles, dass Licht augenblicklich sei.

Mitte des 17. JahrhundertsGalileo Galilei führte Experimente zur Lichtgeschwindigkeit durch, indem er Menschen auf etwa eine Meile voneinander entfernten Hügeln platzierte und Laternen hielt.Doch die Entfernung reichte nicht aus, um die Lichtgeschwindigkeit zu messen, und man kam zu dem Schluss, dass sich Licht schneller als Schall ausbreitete.

Im Jahr 1676 dänischer AstronomOle Rømer, kam versehentlich auf eine neue Schätzung der Lichtgeschwindigkeit, während er versuchte, eine zuverlässige astronomische Uhr für Seeleute auf See zu entwickeln. Er nutzte Beobachtungen der Verfinsterungen des Jupitermondes Io, um die Lichtgeschwindigkeit abzuschätzenmit etwa 124.000 Meilen pro Sekunde (200.000 km/s).

Dies unterscheidet sich jedoch von der Lichtgeschwindigkeit, die wir heute kennen (299.792 km/s), aber diese Anomalie lag nicht daran, dass Rømers Methode fehlerhaft war, sondern daran, dass zu diesem Zeitpunkt der tatsächliche Durchmesser der Erde (12.742 km) nicht bekannt war. Später berechnete der niederländische Mathematiker Christiaan Huygens die Lichtgeschwindigkeit auf 220.000 Meilen pro Sekunde (viel näher an der tatsächlichen), indem er den wahren Wert des Erddurchmessers in Rømers Berechnungen verwendete.

Im Jahr 1729 legte der englische Astronom James Bradley der Royal Society seine Theorie über die Aberration des Lichts (scheinbare Bewegung von Sternen relativ zu ihrer Geschwindigkeit) vor. In seiner Studie schätzte er die Lichtgeschwindigkeit auf 185.000 Meilen pro Sekunde (301.000 km/s)., was innerhalb von etwa 1 % des Wertes liegt, den wir heute kennen.

Zwei getrennte Versuche Mitte des 19. Jahrhunderts durch die französischen Physiker Hippolyte Fizeau und Leon Foucault kamen jeweils nur etwa 1.000 Meilen pro Sekunde (1.609 km/s) an die Lichtgeschwindigkeit heran.

Im Jahr 1879 maß der Physiker Albert A. Michelson mithilfe von Spiegeln und Linsen die Lichtgeschwindigkeit von 186.355 Meilen pro Sekunde (299.910 km/s). Vierzig Jahre später verwendete er ein kilometerlanges, druckloses Rohr aus Wellstahlrohr, um ein nahezu Vakuum zu simulieren und eine bessere Messung zu erhalten, die nur geringfügig unter dem heute akzeptierten Wert der Lichtgeschwindigkeit lag.

Im Jahr 1838 nutzte der deutsche Physiker Friedrich Wilhelm Bessel den Wert der Lichtgeschwindigkeit, um den Abstand zwischen der Erde und dem Doppelsternsystem 61 Cygni zu messen. Obwohl ernicht explizit erwähntMit dem Wort „Lichtjahr“ erklärte er, dass das Licht 10,3 Jahre brauchen würde, um von 61 Cygni zur Erde zu gelangen. Dies war das erste Mal, dass ein Physiker das Lichtjahr als Entfernungsmaß verwendete, und daher gilt Bessel auch als der Entdecker des Lichtjahres.

Der Begriff „Lichtjahr“ wurde zum ersten Mal im Jahr 1851 in einer in Deutschland ansässigen Veröffentlichung namens „Lichtjare“ erwähnt. Zu der Zeit, als Einstein seinen Begriff erfandTheorie der Speziellen Relativitätstheorie(E=mc2) mit der Annahme, dass sich Licht immer mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet, war das Lichtjahr unter Wissenschaftlern bereits zu einer beliebten Einheit zur Messung astronomischer Entfernungen geworden.

Lichtjahr vs. astronomische Einheit vs. Mondentfernung vs. Parsec

Neben dem Lichtjahr gibt es auch andere Einheiten wie die Astronomische Einheit (AE), die Mondentfernung (LD) und das Parsec (pc), mit denen die Entfernung zwischen verschiedenen Objekten im Weltraum gemessen wird. In der Astronomie, Mondentfernung,oderErde-Mond-charakteristischer Abstand, ist die große Halbachse der geozentrischen Mondumlaufbahn. Es sind etwa 400.000km, was einer Viertelmillion Meilen oder 1,28 Lichtsekunden entspricht. Die Mondentfernung wird üblicherweise verwendet, um die Entfernung von erdnahen Objekten auszudrücken.

Eine astronomische Einheit (AE) entspricht der mittleren Entfernung vom Erdmittelpunkt zum Sonnenmittelpunkt.

Sowohl die Mondentfernung als auch astronomische Einheiten werden verwendet, um die Entfernung zwischen Objekten in unserem Sonnensystem auszudrücken, währendLichtjahr und Parsecwerden verwendet, um die Entfernungen außerhalb unseres Sonnensystems zu messen (z. B. die Entfernung zwischen Galaxien).

Ein Parsec ist die Entfernung, bei der der Radius vonErde'SOrbiterstreckt sich über einen Winkel von einer Bogensekunde (ein Winkel wird von einem Bogen begrenzt, wenn seine beiden Strahlen durch die Endpunkte dieses Bogens verlaufen). Also, aSternin einem Abstand von einem Parsec hätte aParallaxe(der Winkelunterschied in der Richtung eines Himmelskörpers, gemessen von zwei Punkten auf der Erdumlaufbahn) von einer Sekunde.Ein Lichtjahr entspricht 63.241 AE, aber ein Parsec entspricht 3,26 Lj oder 206.265 AE.

Einige interessante Fakten über Lichtjahre

Ein Lichtjahr kann weiter in Lichtstunden, Lichtminuten, Lichtsekunden und sogar Lichtnanosekunden unterteilt werden. Beispielsweise benötigt das Licht der Sonne acht Minuten, um die Erde zu erreichen, was auch bedeutet, dass die Sonne acht Lichtminuten von der Erde entfernt ist. Hier sind einige interessante Fakten zum Thema Lichtjahre:

• Voyager 1, eine 1977 von der NASA gestartete Raumsonde, sendete im November 2021 ein Signal von aEntfernung von 21,31 Lichtstunden(14,45 Milliarden Meilen). Dies ist die weiteste Entfernung, die ein künstliches Objekt im Weltraum zurückgelegt hat.
  
• Die der Milchstraße (unserer Galaxie) am nächsten gelegene bekannte Galaxie ist die Canis-Major-Zwerggalaxie, die 25.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt ist. Die elliptische Sagittarius-Zwerggalaxie ist mit 70.000 Lichtjahren von der Sonne die nächstgelegene. Die am weitesten von der Erde entfernte bekannte Galaxie heißt GN-z11, sie wurde 2016 vom Hubble-Teleskop entdeckt und damals glaubte man, dass dies der Fall sei13,4 Milliarden Lichtjahre betragenvon der Erde entfernt, also 134 Billionen Kilometer (das sind 134 gefolgt von 30 Nullen).
  
• Ein Radarsystem, das Funkwellen nutzt, um ein fliegendes Flugzeug zu erkennen, misst die Zeit in Nanosekunden, um herauszufinden, wie weit ein Ziel entfernt ist, da sich Funkwellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Eine Nanosekunde entspricht einem Milliardstel Teil einer Sekunde. LDer Flug bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 1 Fuß (30 cm) pro Nanosekunde.
  
• Die NASA behauptete kürzlich, dass es so seiParker Solarsondehat „die Sonne berührt“. Es wird auch angenommen, dass es das schnellste von Menschenhand geschaffene Objekt im Weltraum ist und Geschwindigkeiten von erreichen soll430.000 Meilen pro Stunde (690.000 km/h). Das ist schnell genug, um in weniger als einer Sekunde von Philadelphia nach Washington, D.C. zu gelangen.

Der große amerikanische Astronom Edwin Hubble sagte einmal: „Die Suche wird weitergehen, der Drang ist älter als die Geschichte, er wird nicht befriedigt und wird nicht unterdrückt.“ Die Erforschung des Weltraums kann auch als Suche nach dem angesehen werden, was jenseits der Erde und der Sterne liegt. Als Entfernungseinheit erinnert uns das Lichtjahr auch daran, wie riesig das Universum ist und wie viel Menschheit und Wissenschaft noch lernen müssen.