Tully-Fisher-Beziehung

Die Tully-Fisher-Relation (1977 von Brent Tully und Richard Fisher) ist eine astronomische Standardkerze. Sie postuliert einen Zusammenhang der Rotationsgeschwindigkeit von Spiralgalaxien mit ihrer Leuchtkraft. Man kann also aus der Verschiebung iherer Spektrallinien und der daraus folgenden Rotationsgeschwindigkeit auf ihre Entfernung schließen.

Diese empirisch gefundend Relation besagt, dass die Leuchtkraft einer Spiralgalaxie direkt proportional zur vierten Potenz ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit ist; letztere lässt sich aus der Verbreiterung der Spektrallinien errechnen. Zur Messung wird insbesondere die 21-cm-Linie im Radiospektrum des Wasserstoffs benutzt.

Diese Berechnung beruht darauf, dass das Licht der Spiralarme, die sich auf uns zu bewegen, eine leichte Blauverschiebung erfährt, während das Licht der Arme, die sich von uns fort bewegen, eine Rotverschiebung aufweist. Je schneller sie Umdrehung, desto stärker sind diese Verschiebungen, und die Spektrallinien werden entprechend breiter; die Breite ist also ein Maß für die Drehgeschwindigkeit. Die Umdrehungsgeschwindigkeit steht ihrerseits in direkter Relation zur Masse der Galaxie, da die Zentrifugalkraft und die Gravitation im Gleichgewicht sein müssen. Schließlich wird unterstellt, dass Galaxien gleicher Masse eine vergleichbare absolute Leuchtkraft haben und diese Leuchtkraft proportional zur Masse wächst. Aus dem Vergleich der errechneten absoluten mit der scheinbaren (beobachteten) Helligkeit ergibt sich die Entfernung zu der Galaxie.