Standardkerzen

Standardkerzen sind astronomische Objekte, deren absolute Helligkeit (tatsächliche Leuchtkraft) bekannt oder berechenbar ist. Durch den Vergleich der bekannten Leuchtkraft mit der beobachteten scheinbaren Helligkeit lässt sich die Entfernung des Objekts berechnen. Das Prinzip ist einfach: Eine Lampe, deren Wattzahl man kennt, erscheint umso schwächer, je weiter sie entfernt ist.

Die wichtigsten Standardkerzen in der Astronomie sind Cepheiden und Supernovae vom Typ Ia. Cepheiden sind pulsierende Riesensterne, deren Pulsationsperiode direkt mit ihrer Leuchtkraft zusammenhängt (die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, entdeckt 1908 von Henrietta Swan Leavitt). Man misst die Periode, liest die Leuchtkraft ab und berechnet die Entfernung. Edwin Hubble nutzte Cepheiden in den 1920er-Jahren, um zu beweisen, dass Andromeda eine eigenständige Galaxie außerhalb der Milchstraße ist.

Supernovae vom Typ Ia entstehen durch die thermonukleare Explosion Weißer Zwerge, die eine kritische Masse (die Chandrasekhar-Grenze von etwa 1,44 Sonnenmassen) überschreiten. Weil der Auslöser immer derselbe ist, haben diese Explosionen eine nahezu einheitliche Spitzenleuchtkraft und eignen sich als Entfernungsmesser bis in Milliarden Lichtjahre Entfernung. 1998 nutzten zwei Forschergruppen (unter Saul Perlmutter, Brian Schmidt und Adam Riess) Typ-Ia-Supernovae, um die beschleunigte Expansion des Universums zu entdecken. Der Nobelpreis für Physik 2011 ging an alle drei.

Die kosmische Entfernungsleiter baut auf mehreren Standardkerzen auf, die sich gegenseitig kalibrieren: Parallaxen für nahe Sterne, Cepheiden für die Milchstraße und nahe Galaxien, Typ-Ia-Supernovae für das ferne Universum. In der Science-Fiction nutzen Navigatoren interstellarer Schiffe gelegentlich Standardkerzen zur Orientierung, etwa in Peter Watts' Blindflug.