Dopplerobservationen

Dopplerobservationen, auch Dopplerbeobachtungen genannt, beziehen sich auf die Messung der Dopplerverschiebung elektromagnetischer Strahlung, um Bewegungen von Objekten entlang der Blicklinie zu bestimmen. Aus der Verschiebung spektraler Linien lässt sich die Radialgeschwindigkeit ableiten. Dopplerbeobachtungen erfolgen in verschiedenen Wellenlängenbereichen, etwa optisch, im Radio und im Infraroten, und dienen der Bestimmung von Bewegungen einzelner Objekte sowie ganzer Systeme.

Methoden und Instrumente: Hochauflösende Spektrographen wie HARPS, ESPRESSO oder HIRES nutzen eine stabile Kalibrierung der Wellenlänge. Radialgeschwindigkeiten werden durch Cross-Correlation oder Linienprofilfits bestimmt. Typische Messgenauigkeiten reichen von Metern pro Sekunde bis zu einigen zehn Metern pro Sekunde; fortschrittliche Systeme streben unter 1 m/s. Die Kalibrierung erfolgt mit Thorium-Argon-Lampen, Iod-Cell oder Laser-Frequenzkämmen. Die Suche nach Exoplaneten basiert auf periodischen Dopplerverschiebungen.

Anwendungen: Nachweis von Exoplaneten, Bestimmung von Doppelsternen und Sternbewegungen, Messung von Rotationskurven in Galaxien und von Velocity Dispersion in Sternhaufen. Zudem wird Rotverschiebung in der Kosmologie genutzt und man erkennt Gasströmungen in Quasaren oder H I-Regionen durch verschobene Linien.

Herausforderungen: Nur die Komponente der Geschwindigkeit entlang der Blicklinie ist zugänglich; die Sinus-Inclination bleibt oft unbekannt, was Massenbestimmungen erschwert. Störquellen sind stellare Aktivität, Jitter, Linienvermengung und instrumentelle Systematik.

Geschichte: Der Doppler-Effekt wurde 1842 von Christian Doppler beschrieben. In der Astronomie wurden Radialgeschwindigkeiten zur Bestimmung von Stern- und Doppelsternbewegungen genutzt; die Entdeckung von Exoplaneten mittels Radialgeschwindigkeiten erfolgte 1995 durch Mayor und Queloz.