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Alexander Gerst übt mit einem Sextanten

GPS fürs Universum: So funktioniert das Koordinatensystem im All

Um sich im Universum besser zurechtzufinden, haben Wissenschaftler:innen eine Art galaktisches Positionssystem entwickelt. Die Eckpunkte: weit entfernte Schwarze Löcher. Im Clip: Wie sich das All ausdehnt.
GPS fürs Universum: So funktioniert das Koordinatensystem im All
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Das Wichtigste zum Thema Koordinatensystem

  • Wenn ein Raumschiff zu einem Planeten aufbricht, braucht es Anhaltspunkte am Himmel, um ihn überhaupt zu finden - so wie die Seefahrer Leuchttürme brauchten.

  • Problem: Im Universum gibt es keine Referenzpunkte wie Nord- und Südpol auf der Erde.

  • Wissenschaftler:innen brauchen daher Fixpunkte am Himmel, um eine genaue Karte fürs Universum zu erstellen.

  • Dafür nutzen sie extragalaktische Radioquellen. Das sind supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien – (Quasare). Ihr Vorteil: Sie sind Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Wir bemerken also nicht, wenn sie sich bewegen.

Die Fixpunkte am Himmel

Illustration eines Quasars

Kein Galaxy-UKW: Von den Quasaren (hier eine Illustration) empfangen wir kein Unterhaltungs-Programm, sondern langwellige Strahlung - Radiowellen genannt.

Eckpunkte am Ende der Welt

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    Seefahrer nutzen Sterne schon seit Jahrtausenden für die Navigation. Vorteil: Als unbewegliche Fixsterne stehen sie für den irdischen Betrachter immer an der selben Stelle.

  • Doch auch Fixsterne bewegen sich. Zwar ist das für den durchschnittlichen Himmelsbeobachter nicht festzustellen. Astronom:innen bemerken es über die Jahre hinweg aber schon.

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    Als Folge schleichen sich Messfehler in ihre Berechnungen. Ihnen ergeht es wie einem Kapitän, der für eine Fahrt nach Osten beschließt, der aufgehenden Sonne entgegen zu dampfen. Weil die Sonne aber (aus irdischer Sicht) im Laufe des Tages von Ost nach West über den Himmel wandert, endet er abends auf Westkurs - in entgegengesetzter Richtung.

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    Radioquellen sind hingegen so weit weg, dass sie selbst für die empfindlichen Messgeräte der Astronom:innen nicht mehr bewegen (in Wirklichkeit bewegen sie sich - aber nicht messbar). Sahnehäubchen für die Forschenden: Sie strahlen punktförmig. Das ist optimal für die Positionsbestimmung.

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    Über das himmlische Koordinatensystem entscheidet nicht der US-Präsident oder die UNO, sondern die Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU) in Wien (hier erfährst du wie die (Sterne zu ihrem Namen kommen](https://www.galileo.tv/weltall/frage-des-tages-wer-bestimmt-wie-sterne-planeten-und-co-heissen/)).

Navigationshilfe für Raumfahrzeuge

Raumsonde Dawn - animiertes Gif


Raumschiffe und Raumsonde brauchen - wie die alten Seefahrer - Leuchttürme am Himmel. Sonst gehen sie verloren.
© NASA

Galaxie GN-z11: Methusalem am Himmel

Die älteste und am weitesten entfernte Galaxie, die bisher entdeckt wurde, nennt sich GN-z11. Sie ist 13,4 Milliarden Jahre alt und bildete sich nur in kosmischen Maßstäben quasi kurz nach dem Urknall - als das Universum gerade einmal 400 Millionen Jahre jung war.

Galaxie GN-z11 aufgenommen vom Hubble Weltraumteleskop


2014 entdeckten Astronom:innen GN-z11 mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Fürs bloße Auge ist die Galaxie nicht sichtbar.
© NASA

Der Clou: Weil sich das Universum seither enorm ausgedehnt hat, ist sie heute 32 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt, sagen ihre Entdecker:innen vom Weltraumteleskop-Institut im US-Bundesstaat Maryland.

Aus diesem Grund lässt sich auch nicht viel weiter zurück in die Vergangenheit und weiter ins Universum hineinblicken. Wissenschaftler:innen stoßen dann an den sogenannten Beobachtungshorizont. Er ist gemäß Urknall-Standardmodell 46,6 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Das Zentrum des himmlischen Koordinatensystems

Die Sonne in der Mitte des Sonnensystem

Den Ursprung ihres galaktischen Koordinatensystems haben die Wissenschaftler:innen praktischerweise in das Schwerkraftzentrum unseres Sonnensystems gelegt. Das ist ungefähr der Mittelpunkt der Sonne.

FAQs zum himmlischen Referenzrahmen

  • ⁉️

    Was ist ein Referenzrahmen fürs Universum?

    Der Referenzrahmen ist ein System aus Himmels-Leuchttürmen. Er legt mithilfe weit entfernter Galaxien ("Quasaren") die Koordinaten fest, mit der eine genaue Positionsbestimmung im Universum möglich ist.

  • ⁉️

    Wozu braucht man einem himmlischen Referenzrahmen?

    NASA und ESA wissen mithilfe von Himmels-Koordinaten, wo ihre Raumfahrzeuge gerade fliegen. Zudem hat es auch einen praktischen Nutzen für die Menschen auf der Erde. Denn Wissenschaftler:innen können damit die genau Lage unseren Planeten bestimmen, um damit die Wanderung der Pole und das Schwanken der Erdachse zu messen.

Navigationshilfe im Weltraum

Alexander Gerst übt mit einem Sextanten

Die alten Seefahrer nutzen nicht nur Nord- und Südpol als Navigationshilfe, sondern auch die Sonne. Vorausgesetzt, man kennt Datum und Uhrzeit. So lässt sich mithilfe eines Sextanten die Position auf dem Erdball bestimmen. Als Back-up nutzen sogar Astronaut:innen dieses Gerät wie hier Alexander Gerst.

Veröffentlicht: 16.12.2021 / Autor: Peter Schneider