Gourt Home::Gourt :: Lichtermüdung
Die Lichtermüdung ist eine Theorie, die versucht, die bei weit entfernten Himmelskörpern auftretende kosmologische Rotverschiebung mit einem Energieverlust des Lichts auf dem Weg von der Quelle zum Beobachter zu erklären.
Ursprung der Idee
Der Astronom Edwin Hubble entdeckte 1929, dass sich das Licht von Galaxien umso mehr nach Rot verschiebt, je weiter sie von uns entfernt sind. Wenn die Galaxien sich von uns weg bewegen würden, würde man genau eine solche Verschiebung erwarten. Deswegen schlug Hubble die naheliegende Erklärung vor, dass die Galaxien explosionartig auseinander fliegen.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fand Max Planck die Formel , die Grundlage der Quantenphysik. Sie besagt, dass elektromagnetische Wellen in unteilbaren Paketen kommen, und je höher die Frequenz der Welle ist, desto mehr Energie besitzen die Pakete. Auf das Licht angewandt bedeutet das, würde Licht Energie verlieren, "ermüden", dann würde seine Frequenz nach Rot verschieben.
Fritz Zwicky bot im gleichen Jahr wie Hubble eine alternative Deutung seiner Beobachtung an, nämlich dass Licht proportional zu der zurückgelegten Entfernung Energie verliert. Er vermutete zunächst, dass eine "Gravitationsreibung", eine Wechselwirkung mit der Materie über Schwerkraft, dafür verantwortlich sein könnte. Später lobte auch Hubble die Eleganz dieser Idee in einem Brief vom 15. Mai 1953 an den Physiker Robert Andrews Millikan: "Ich stimme mit Ihnen überein, dass die Hypothese der Lichtermüdung einfacher und weniger irrational ist."
Später wurden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, Lichtermüdung als Streuphänomen zu erklären. Als beobachtbares Phänomen wird dabei die Mitte-Rand-Variation der Rotverschiebung der Sonne herangezogen. Vorgeschlagen wurden u.a. der Compton-Effekt, Nebenwirkungen der Quantenmechanik (von de Broglie), und zuletzt Effekte der Bremsstrahlung bei Streuung in dünnen Plasmen (Marmet).
Im Gegensatz zum Urknall hätte die Theorie der Lichtermüdung ein steady-state-Universum zur Folge.
Gegenwärtiger Stand
Die Lichtermüdung wurde bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts als mögliches kosmologische Modell diskutiert, danach aber von Kosmologen zunehmend als nicht zutreffend angesehen. In der heutigen wissenschaftlichen Diskussion spielt sie keine Rolle mehr, die Expansion des Universums gilt als bessere Theorie. Gegenargumente gegen die Lichtermüdung sind zum Beispiel:
- In einem steady-state Universum brauchte man zusätzliche Physik, um die Anziehung durch Schwerkraft über großen Entfernungen entgegenzuwirken.
- Bei der Streuung können bekannte Mechanismen, so auch der Compton-Effekt, ausgeschlossen werden, da dadurch entfernte Objekte verschmieren würden. Zudem ist umstritten, wie eine frequenzabhängige Streuung zustande kommen könnte. Es müsste sich um einen bislang unbekannten Streumechanismus mit vollständiger Vorwärtsstreuung handeln.
- Die Dauer von Supernovae und Gammablitzen korrelliert mit der Rotverschiebung, was im Rahmen einer Expansion als Dilatationseffekt ohne zusätzliche Erklärung verstanden werden kann.
- Ein Teil der Hintergrundstrahlung müsste ebenfalls rotverschoben werden, und damit die spektrale Intensitätskurve anders aussehen.
- Dass das Olberssche Paradoxon in einem steady-state-Universum gelöst werden müsste, während es bei einem räumlich oder zeitlich endlichen Universum nicht auftritt.
- Die Mitte-Rand-Variation der Rotverschiebung der Sonne wird heute durch vertikale Strömungen des Sonnenplasmas (Konvektion, Flares) erklärt.
Links
- Ein Beitrag der das Thema eingehend (kritisch) beleuchtet (im Real-Player-Format):
"Lichtermüdung"