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Die Rotation des Kosmos aus der Aberration von Quasaren.

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Annalen der Phvsik. 7. Folge, Band 44, Heft 2, 1987, S. 160-152
J. A. Barth, Leipzig
Kurze Mitteilung
Die Rotation des Kosmos aus der Aberration von Quasaren
Von G. RUBEN
Zentralinstitut fur Astrophysik der Akademie der Wissenschaften der DDR, Potsdam
Rotrationof Cosmos from Aberration of Quasars
Nit tier zunehmenden Genauigkeit astronomischer Positionsbestimmungen werden
Glieder hoherer Ordnung in der Aberrationskonstanten von Bedeutung. H. J. TREDER
[I] wies 1985 auf die Moglichkeit hin, aus diesen hoheren Gliedern der Aberration eine
eventuell vorhandene Rotation des Kosmos nachweisen zu konnen. Nach TREDERist
der Aberrationswinkel (00,wenn v die Geschwindigkeit der Erde in ihrer Bahn und
V die Geschwindigkeit der Lichtquelle gegeniiber der Sonne ist :
<
wenn v2 < c2 und V 2 c2. y ist der Winkel zwischen Apex der Erdbewegung ( v ) und
Objekt ( r ) .Wird die Hewegung des Objektes durch eine kosmische Rotation (a)
hervorgerufen, dann ist die Konstante der jahrlichen Aberration in dieser Naherung nach
TREDER[l]
(2)
Fiihrt man als Ma13 der Entfernung die kosmische Dopplerverschiebung
wegen
r=-
(2)
ein, so ist
ZC
H’
(4)
Das in der Klammer stehende Tripelprodukt anilert sich periodisch im Laufe eines
Jahres und ist kleiner gleich eins.
Von N. BARTELi1.a. [2] wurden (1986) sehr genaue relative VLBI Positionen des
Quasars 3C 345 ( z = 0,60) gegeniiber Clem Quasar NRAO 53 2 ( z = 1,67) veroffentlicht.
Beschrankt man sich auf die bestcri Heobachtungsergebnisse (Mark 111), dann stehen
fiinf Positionen mit einer Genauigkeit von 50- 100 p” zur Verfiigung, die eine systematische Verteilung mit der Jahresphase zeigen. Wenn der Kosmos rotiert, kann durch
die Aberration 2. Ordnung (k,) eine Kirrve erzeugt werden, die nicht grofler als diese
systernatische Bewegung von etwa 300 y” sein kann. Es ergibt sich die Abschatzung
(J>
300 2 203. tO6.di .-.
H
0,5 . siny,
(3)
G . RUBEN,Die Rotation des Kosmos aus der Aberration von Quasaren
151
wenn fiir das Tripelprodukt der Kert 0,5 angeiioniineii wird. Nimmt man fiir y den
kleinsten moglichen Wert an, ( y = ,!IQ), so ist
0-l
-- H-l
Rotationsperiode
Weltalter
2 3 . 10%.
Um zu einer zuverlassigeren Aussage zu kommen, wurde die Aberrationskurve
2. Ordnung durch Einfiihrung ekliptikaler Koordinaten (A, /I) bestimmt. Die Aberrationsellipse erster Ordnung ist in parametrischer Darstellung (1 ist die ekliptikale
Lange der Sonne, LO und Q kennzeichnen die Koordinaten der Rotationsachse und des
Quasars) :
x = 4,cos ( I - A,),
y
=
-L, cos (3. - A,) sinpQ.
Fur die Aberrationskurve 2. Ordnung ergibt sich analog
x
= k2(Acos R
y = kJ14 cos R
+ B sin 2) cos (2 - A,),
+ B sin 1)sin (iL
-
l Qsin
) Po,
mit
A
B
= cos
/I,
= cos #?,
sin bQ cos 1, - sin p, cos /?Q cos AQ,
sin PQ sin 1, - sin p, cos Po sin AQ.
(9)
Es zeigt sich, daB die Aberrationsknrve 2. Ordnung eine Ellipse ist mit den Eigenschaften:
1. Sie ist der Aberrationsellipse I . Ordnung ahnlich,
2. Sie geht durch den wahren Ort des Objektes,
3. Sie wird im Verlaufe eines Jahres zweimal durchlaufen.
Damit unt,erscheidet sie sich grundsatzlich von der Aberration 1. Ordnung. Diese
Gleichungen lassen sich auf die vorliegenden differentiellen Messungen anwenden,
indem man Z durch A 2 ersetzt.
Es ist nicht ohne weiteres moglich, die Rotation durch Ausgleichung der Gleichungen (8) zu bestimmen, da diese nicht linear sind. Es wurde deswegen der Parameterbereich gesucht, in dem es moglich ist, die Gaussche Sumine der Fehlerquadrate zu
minimieren. Es ergab sich:
2, m -130" + --l50",
,!I, M -30" f 60",
0-1
-
H-1
1,2 105 +- 3,3 103.
Die auftretenden Kombinationen der Parameter ergaben alle etma dieselben Ellipsen
(9. Abb. 1). Die kleinen Werte der dritten Zeile erhalt man nur, wenn die Rotationsachse
in unmittelbarer Nahe des Quasars liegt (< 10' bei < 5 O Abstanct), was auflerordentlich
unwahrscheinlich ist . Damit wird zumindest das Ergebnis der ersten Schatzung bestitigt.
Wie man aus dein Diagrainm ersieht, ist die Zuordnung der funf Punkte zur Ellipse
sehr schlecht, besonders fur den genauesten Punkt. Das gilt fur alle Varianten. Wahrscheinlich ist auch die von uns abgeleitete untere Grenze der Rotationsperiode noch zu
klein untl es liegen in n'irklichkeit systematische Fehler anclerer Art vor.
Ann. Physik Leipzig 44 (1987) 2
152
I
,
I
I
I
,
I
Abb. 1. Lage der fiinf gemessenen Positionen [2] von 30345 (a = 16h40m,6 = 39'36') gegen NRAO
512 in ekliptikalea Koordinaten (Einheit p"). Numerierung nach [a]. Mit gestrichelten Linien sind
die mittleren Fehler der einzelnen Positionen eingdtragen (in Lquatorealen Koordinaten). Auf der
differentiellen Aberrationsellipse 2. Ordnung kennzeichnet 0 den Punkt t = 0 und 5 bis 9 die berechneten differentiellen Positionen des Quasar
Literaturverzeichnis
[l] TREDER,
H.-J.: Ann. Phys. (Leipzig) 48 (1985) 71.
[ 2 ] BARTEL,
N.; HERRING,
T. A.; RATNER,
M. I. ; SHAPIRO,
I. I. ;COREY,
B. E.: Nature 319 (1986) 733.
Bei der Redaktion eingegangen am 36. Juni 1986.
Anschr. d. Verf.: Prof. Dr. GERHARD
RUBEN,AdW der DDR Zentralinstitut fur A4strophysik,
Rosa-Luxemburg-Str. 17a, Potsdam-Babelsberg, DDR-1502
Annalen der Physik
Verlag Johann Ambrosius Barth, SalomonstraRe 18b, Leipzig, DDR - 7 010; Ruf 7 0131
Verlagsdirektor: K. WIECKE
Rosa-Luxemburg-Str. 17a,
Chefredakteur: Prof. Dr. Dr. h. c. mult. H.-J. TREDER,
Potsdam-Babelsberg, DDR - 1 502
Veroffentlicht unter der Lizenznummer 139G des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates
der Deutschen Demokratischen Republik
Satz, Druck und Einband: VEB Druckhaus Kothen, Kothen, DDR - 43 7 0
AN (EDV) 51216 AN-ZV 1118000 435
8mal jahrlich
Jahresbezugspreis DDR 06800 Ausland DM 132,Einzelheft
DDR 00850 Ausland DM 16,60
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