Wie oft habe ich das Sommerrätsel jetzt eigentlich schon veranstaltet? Ich hab nicht mitgezählt – das Rätsel für das Jahr 2019 ist auf jeden Fall zu Ende. Diesmal musste man die Lösung weit entfernt suchen; außerhalb der Milchstraße. Es ging um Extragalaktik und gesucht war die Tully-Fisher-Relation.
Wer nicht regelmäßig mit Galaxien zu tun hat, wird damit vermutlich noch nie in Kontakt gekommen sein. Aber die Tully-Fisher-Relation ist enorm wichtig wenn es darum geht, die Entfernung zu Galaxien zu bestimmen. 1977 haben die beiden Astronomen Richard Brent Tully und Richard Fisher entdeckt, dass es zwischen der Rotationsgeschwindigkeit einer Spiralgalaxie und ihrer Leuchtkraft einen Zusammenhang gibt. Der sieht mathematisch so aus:
L ist die Leuchtkraft einer Galaxie, die man aber im Allgemeinen nicht kennt, wenn man nicht weiß wie weit sie entfernt ist. vmax ist die Rotationsgeschwindigkeit und die kann man direkt messen. Dazu schaut man sich die Spektrallinien der Galaxie an, denn direkt beobachten geht nicht. So ne Galaxie braucht lange für eine Umdrehung (unsere Milchstraße ein paar hundert Millionen Jahre). Aber wenn man von der Erde aus auf eine andere Galaxie blickt, dann bewegt sich auf Grund ihrer Rotation eine Hälfte der Sterne auf uns zu, die andere von uns weg. Das Licht der Sterne wird also auf Grund des Dopplereffekts einerseits zum Blauen hin verschoben, andererseits erfährt es eine Rotverschiebung. Diese Verschiebung ist umso größer, je schneller die Galaxie rotiert. Die Rot/Blau-Verschiebung kann man aus den Spektrallinien ablesen und so vmax berechnen.
Kennt man die Rotationsgeschwindigkeit folgt damit durch die Tully-Fisher-Relation die Leuchtkraft (der Exponent β in der Formel liegt zwischen 3 und 4 und hängt von der Wellenlänge des Lichts ab, bei dem man die Galaxie beobachtet). Und wenn ich die Leuchtkraft kennen, kann ich daraus sofort berechnen, wie hell die Galaxie wirklich ist. Man kann also die absolute Helligkeit bestimmen und sie mit der beobachteten scheinbaren Helligkeit vergleichen. Die ist umso geringer, je weiter weg eine Galaxie von uns und der Vergleich mit der absoluten Helligkeit macht es nun möglich, diesen Abstand zu berechnen (ich habe das hier genauer erklärt).
In der Astronomie gibt es natürlich jede Menge andere Methoden der Entfernungsbestimmung. Aber je weiter weg Objekte sind, desto schwieriger und ungenauer werden die Methoden, die bei nahen Objekten noch gut funktionieren. Eine Beziehung wie die Tully-Fisher-Relation ist daher enorm wertvoll, wenn man auch bei fernen Galaxien halbwegs gut wissen will, wie weit sie weg sind. Aber warum funktioniert das eigentlich? Das ist eigentlich ganz simpel: Je mehr Masse eine Galaxie hat, desto mehr Sterne gibt es dort und desto größer ist ihre Leuchtkraft. Die Masse und die daraus resultierende Gravitationskraft beeinflusst aber auch, wie schnell sich die Sterne in der Galaxie um deren Zentrum bewegen, also die Rotationsgeschwindigkeit. Die Tully-Fisher-Relation gibt genau diesen Zusammenhang wieder.
Falls ihr also mal die Entfernung einer Spiralgalaxie (für andere Galaxientypen gibt es ähnliche Beziehungen) bestimmen müsst, wisst ihr nun Bescheid!
Bescheid gewusst haben auch all die, die mir eine korrekte Lösung zugesandt haben. Wieder einmal haben viele die Hinweise entschlüsselt. Und wie immer bin ich überrascht wie erstaunlich passend die Hinweise in Richtungen interpretiert werden konnte, an die ich nicht gedacht hatte. Das “C30” auch ein (noch dazu passender!) Eintrag in einem Katalog von Galaxien ist war mir zum Beispiel unbekannt. Ebenso wie die Tatsache, dass die für Hinweis 20 ausgesuchte Galaxie M81 in dem Originalpaper zur Tully-Fischer-Beziehung vorkommt. Auch ich lerne bei diesen Rätseln immer jede Menge!
Hier kommt nun noch einmal die offizielle (das heißt meine) Interpretation und Auflösung der Hinweise, die dann auch relevant für den Sonderpreis ist:
- Hinweis 01: Bus der Firma “Dr. Richard”; ein Hinweis auf den Vornamen der beiden Astronomen die die Tully-Fisher-Relation aufgestellt haben.
- Hinweis 02: Globuli, sind “potenziert”; ein Hinweis darauf, dass die Tully-Fisher-Relation ein Potenzgesetz ist.
- Hinweis 03: Teilnehmer der Casablanca-Konferenz im Jahr 1943; das Geburtsjahr von Tully und Fisher
- Hinweis 04: Das Hubble-Deep-Field; ein Hinweis darauf, dass es um Galaxien geht.
- Hinweis 05: Ein Bild von mir; ein Hinweis auf mein Geburtsjahr 1977 in dem die Tully-Fisher-Relation publiziert worden ist.
- Hinweis 06: Karussell; ein Hinweis darauf, dass es um die Rotation von Galaxien geht.
- Hinweis 07: x=y, eine mathematische Formel die darauf hinweist, das eine Formel gesucht wird.
- Hinweis 08: Meter-Prototyp; ein Hinweis darauf, dass es um die Messung der Entfernung geht.
- Hinweis 09: 21; Hinweis auf die 21-Zentimeter-Linie des Wasserstoffs die zur Bestimmung der Daten für die Tully-Fisher-Relation oft verwendet wird.
- Hinweis 10: Sternparallaxe; ein Hinweis darauf dass es um die Messung von Entfernungen geht.
- Hinweis 11: Hipparch, der als erster Himmelskörper nach Helligkeit klassifiziert hat; ein Hinweis auf die Helligkeit der Galaxie in der Formel.
- Hinweis 12: Christian Doppler; ein Hinweis darauf, dass die Tully-Fisher-Relation mit dem Doppler-Effekt zu tun hat.
- Hinweis 13: Die Schauspielerin Pauline Starke; starb am 3. Februar 1977, dem Tag an dem die Tully-Fisher-Relation veröffentlich worden ist.
- Hinweis 14: 10.1086/143167; die DOI des Artikels in dem Hubble das erste Mal die Entfernung zu einer Galaxie berechnet hat; ein Hinweis auf den Zweck der Tully-Fisher-Relation
- Hinweis 15: Brent Spiner; ein Hinweis auf den Vornamen, den Richard Brent Tully hauptsächlich nutzt.
- Hinweis 16: Jaan Einasto hat gemeinsam mit Richard Brent Tully 2014 den Gruber-Preis für Kosmologie gewonnen.
- Hinweis 17: rotierende “Galaxie”; das, was die Tully-Fisher-Relation beschreibt.
- Hinweis 18: Spektrallinien; ein Hinweis darauf, dass man die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien für die gesuchte Formel aus den Spektrallinien ableiten kann.
- Hinweis 19: Das Proportionalitätszeichen; ein Hinweis auf die Art der Formel um die es geht.
- Hinweis 20: Spiralgalaxie M81; ein Hinweis dass es in der Tully-Fisher-Relation um Spiralgalaxien geht.
- Hinweis 21: m – M; der Entfernungsmodul für dessen Berechnung die Tully-Fisher-Relation berechnet werden kann.
- Hinweis 22: Richard Brent Tully, einer der beiden Erfinder der gesuchten Formel
- Hinweis 23: https://www.cv.nrao.edu/~rfisher/; Homepage von Richard Fisher, einer der beiden Erfinder der gesuchten Formel – von dem Typ scheints kein Bild online zu geben.
- Hinweis 24: Fachartikel in dem die Tully-Fisher-Relation veröffentlich wurde.
Spiralgalaxie! (Bild: Credit for Hubble Image: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana), and STScI;
Credit for CFHT Image: Canada-France-Hawaii Telescope/ J.-C. Cuillandre/Coelum;
Credit for NOAO Image: G. Jacoby, B. Bohannan, M. Hanna/ NOAO/AURA/NSF, CC-BY 3.0)
Die Gewinnerinnen und Gewinner
Insgesamt haben 29 Leute eine korrekte Lösung eingeschickt. Die Auslosung hat folgende Gewinnerinnen und Gewinner ergeben:
- Platz 1: Andreas K
- Platz 2: Mathias B
- Platz 3: Isabella W
- Platz 4: Jürgen I
- Platz 5: Reinhard B
- Platz 6: Stefanie R
Der erste der mir die richtige Lösung geschickt hat, war Karl-Heinz, was diesmal 15 Hinweise (plus den Bonustip) gebraucht hat (was auch einige andere geschafft haben; beim Einsenden der Lösung aber ein paar Stunden langsamer waren). Dafür gibt es als Extrapreis ein (auf Wunsch signiertes) Exemplar meines neuen Buchs (sag Bescheid wenn du das nicht willst sondern lieber einen anderen Preis). Beim Sonderpreis ging es darum, möglichst viele Hinweise so zu interpretieren wie ich es vorgesehen hatte. Das war diesmal Bastian T. mit 23 Treffern und dafür gibt es ebenfalls ein (auf Wunsch signiertes) Exemplar meines neuen Buchs oder auf Wunsch etwas anderes).
Und das hier gibt es für die anderen Preisträger zu gewinnen:
- Ein (auf Wunsch signiertes) Exemplar meines neuen Buchs “Eine Geschichte des Universums in 100 Sternen”.
- Ein (auf Wunsch signiertes) Exemplar des Buchs “Warum landen Asteroiden immer in Kratern?” von den Science Busters
- 2 Tickets für eine Show der Science Busters – wann wir wo auftreten könnt ihr hier nachsehen.
- “Das trügerische Gedächtnis” von Julia Shaw (Buch)
- “Eine kleine Geschichte der Unendlichkeit” von Brian Clegg (Buch)
- “Komisch, alles chemisch!: Handys, Kaffee, Emotionen – wie man mit Chemie wirklich alles erklären kann” von Mai Thi Nguyen-Kim (Buch)
- “Die Aufrechten: Whistleblowing in der Ära Snowden” von Mark Hertsgaard (Buch)
- “Mind Set! Wie wir die Zukunft entschlüsseln” von John Naisbitt (Buch)
- “Die Wissenschaft von Eis und Feuer” von Helen Keen (hab ich hier schon mal besprochen) (Buch).
- “Freiheit verteidigen: Wie wir den Kampf um die offene Gesellschaft gewinnen” von Ralf Fücks (Buch)
- “Apocalypse Next Tuesday”; die englische Ausgabe des deutschen Buchs “Jesus liebt mich” von David Safier. (Buch)
- “Die Erben des Medicus” von Noah Gordon (Hörbuch).
- “Lachende Wissenschaft: Aus den Geheimarchiven des Spaß-Nobelpreises” von Mark Benecke (Buch)
- “Im schwarzen Loch ist der Teufel los: Astronaut Ulrich Walter erklärt das Weltall” von Ulricht Walter (Buch)
- “The Astronomers Royal” von Emily Winterburn (Buch, englisch)
- Überraschungsbox 1 (Enthält diversen Kram und Wissenschaftsschnickschnack. Ich kann mir nie genau merken, was ich alles an Kram zum Verschenken habe…)
- Überraschungsbox 2 (wie Box 1, nur anders)
- Jede Menge alte DVDs! (Ok, eigentlich habe ich nur meine DVD-Sammlung aufgeräumt und möchte ein wenig ausmisten. Aber vielleicht hat ja wer Lust…)
Eigenwerbung 😉
Es läuft wie immer: Zuerst sucht sich die Person auf Platz 1 einen Preis aus, dann die Person auf Platz 2, und so weiter. Gebt eure Auswahl bitte in den Kommentaren bekannt, dann sieht jeder gleich, wann er/sie an der Reihe ist.
Ich hoffe, es hat Spaß gemacht! Das nächste Rätsel startet dann wie üblich am 1. Dezember 2019.
Die Links zu den Bücher sind Amazon-Affiliate-Links. Beim Anklicken werden keine persönlichen Daten übertragen.
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