Layout-17.indd 2 11/10/2013 18:15

Werbung
Layout-17.indd 2
11/10/2013 18:15
Messier 15
Messier 15 ist ein Kugelsternhaufen –
eine kugelförmige Ansammlung alter
Sterne, die sich alle aus derselben
Gaswolke gebildet haben – wie man sie
beispielsweise in den Außenbereichen der
Milchstraße findet. Er ist einer der dichtesten
bekannten Kugelsternhaufen und auch
der erste Kugelsternhaufen, bei dem ein
planetarischer Nebel entdeckt wurde. Der
planetarische Nebel namens Pease 1 ist
in dieser Aufnahme als ein kleiner blauer
Klecks zu erkennen, der sich links unten vom
Zentrum des Kugelsternhaufens befindet.
Layout-17.indd 3
11/10/2013 18:15
Layout-17.indd 4
11/10/2013 18:15
Hubble
Das Universum im Visier
Oli Usher und Lars Lindberg Christensen
Grafik und Layout von André Roquette und Edward Challis
Aus dem Englischen übersetzt von Micaela Krieger-Hauwede
WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
1
Layout-17.indd 1
11/10/2013 18:15
Hubble. Das Universum im Visier
Alle Bücher von Wiley-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen
Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden
Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für
eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung.
Autoren
Oli Usher
ESA/Hubble
ESO/ESA/ST-ECF
Karl-Schwarzschild-Str. 2
85748 Garching
o.j.usher@gmail.com
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen
Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über
<http://dnb.d-nb.de> abrufbar.
Lars Lindberg Christensen
ESA/Hubble
ESO/ESA/ST-ECF
Karl-Schwarzschild-Str. 2
85748 Garching
lars@eso.org
Design and Layout
André Roquette &
Edward Challis
ESO & ESA/Hubble
Garching bei München, Germany
© 2014 Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany
Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten.
Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in
irgendeiner Form – durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes
Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden.
Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen
Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von
jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um
eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen
handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind.
Print ISBN: 978-3-527-41208-2
Druck und Bindung
Himmer AG, Augsburg, Deutschland
Gedruckt auf säurefreiem Papier
Übersetzung
Micaela Krieger-Hauwede, Leipzig
micaela.krieger@online.de
Titel: Eine Fotomontage, die das
Rücken: Die Sombrerogalaxie
Weltraumteleskop Hubble bei der Beobachtung
Das Markenzeichen der Sombrerogalaxie ist ein
des Tarantelnebels zeigt
hell leuchtender weißer bauchiger Kern, der von
Dieses Sternentstehungsgebiet liegt in der Großen
den dichten Staubstraßen umgeben ist, die die
Magellanschen Wolke, einer kleinen Nachbargalaxie
Spiralstruktur der Galaxie ausmachen. Von der Erde
der Milchstraße. Sie beherbergt viele Extreme wie
aus blicken wir fast genau über die Kante auf die
Supernovaüberreste und den schwersten Stern, der
Galaxie. Diese helle Galaxie heißt Sombrerogalaxie,
jemals beobachtet wurde. Der Tarantelnebel ist der
weil sie an den breitkrempigen und hohen
hellste Nebel seiner Art in der lokalen Gruppe.
mexikanischen Hut erinnert.
2
Layout-17.indd 2
11/10/2013 18:15
Oli Usher
Für Sarah, die mich daran erinnerte, dass Abgabetermine und Bücher zwei Dinge sind, die man mit Respekt behandeln sollte.
Lars Lindberg Christensen
Für die unbekannten Helden der NASA und der ESA, die Hubble zu einem Erfolg machten.
3
Layout-17.indd 3
11/10/2013 18:15
Inhalt
Der Galaxienhaufen Abell 1703
Abell 1703 besteht aus über einhundert
verschiedenen Galaxien, die gemeinsam wie
ein leistungsstarkes kosmisches Teleskop
bzw. eine Gravitationslinse wirken. So
lenkt dieser massereiche Galaxienhaufen
im Vordergrund (der aus den gelben
vorwiegend elliptischen Galaxien besteht, die
über die Aufnahme verstreut sind) das Licht
in einer Weise ab, die die Bilder entfernterer
Galaxien streckt und ihre Helligkeiten
verstärkt. Im Zuge dessen werden die
Formen dieser Galaxien zerstört und jeweils
mehrere bananenförmige Abbilder erzeugt.
4
Layout-17.indd 4
11/10/2013 18:16
Vorwort
6
Einleitung
8
1
Anfänge
10
2
Das Raumschiff Hubble
20
3
Hubbles Sicht
28
4
Planeten
38
5
Sterne & Nebel
54
6
Galaxien
84
7
Schwarze Löcher
110
8
Der dunkle Kosmos
126
9
Optische Täuschungen
144
10
Zukunft
154
A1
Hubbles Zeitstrahl
164
A2
Hubbles Sternstunden
166
Bildnachweise
167
Über die Autoren
170
5
Layout-17.indd 5
11/10/2013 18:16
Vorwort
Fast ein Viertel Jahrhundert ist es nun her, dass
Über die Jahre ist Hubble zu einem festen
Im Mittelpunkt all dieser Aktivitäten steht das
das Weltraumteleskop Hubble von der Startplatt-
Bestandteil der Popkultur geworden. So finden
Space Telescope Science Institute in Baltimore
form des Kennedy Space Centers abhob. Trotz
nun einige der berühmtesten Aufnahmen des
in den USA. Bis vor kurzem gab es daneben in
eines holprigen Starts haben die Errungenschaf-
Teleskops weitreichende Beachtung, indem sie
Deutschland auch das Space Telescope Euro-
ten dieses Teleskops jede Erwartung übertroffen.
im Fernsehen, auf Plattenhüllen, in Zeitungen und
pean Coordinating Facility in München. Über die
in Computerspielen auftauchen. Dies bestätigt
Jahre haben die Mitarbeiter der NASA und der
Vor dem Start von Hubble hatten die Astrono-
sowohl die Schönheit von Hubbles Aufnahmen
European Space Agency (ESA) an diesen beiden
men noch nie einen Exoplaneten zu Gesicht
als auch die faszinierende Wissenschaft, die sich
Instituten eine sehr große Rolle im Hinblick darauf
bekommen, war ihnen das Alter des Universums
dahinter verbirgt.
gespielt, die Wissenschaft voranzutreiben und
nicht genau bekannt und konnten sie noch
Hubbles Entdeckungen der breiten Öffentlichkeit
nie eine Galaxie aus der Frühzeit des Kosmos
Seit zwei Jahrzehnten produziert Hubble beste
beobachten.
Wissenschaft. Pro Tag erscheinen im Durch-
nahezubringen.
schnitt zwei neue Untersuchungen, die sich
Mehr als zwei Jahrzehnte nach seinem Start
Hubble hat unser Wissen über das Universum in
auf die Beobachtungen des Weltraumteleskops
bleibt Hubble der Goldstandard der optischen
einem Maße verändert, wie es wohl sonst kein
Hubble stützen.
Astronomie, was die Kritiker und Skeptiker
anderes wissenschaftliches Gerät erreichen
kann.
widerlegt, die das Teleskop nach seinem Start
Beobachtungen mit Hubble sind für Astronomen
als einen Fehler brandmarkten.
hart umkämpft. Jedes Jahr sind die BeobachUnd es ist noch immer erfolgreich! Als die Raum-
tungszeiten überbucht, und nur die allerbesten
Gegenwärtig gibt es keine Anzeichen dafür,
fähre Atlantis dem Weltraumteleskop Hubble
wissenschaftlichen Projekte haben überhaupt
dass der Strom von Hubbles Entdeckungen und
im Jahr 2009 einen letzten Besuch abstattete,
eine Chance, eine der Zeiten zu ergattern. Astro­
Hubbles Aufnahmen in absehbarer Zeit versiegen
wurden neue Kameras und Spektrometer instal-
nomen in aller Welt konkurrieren um Hubbles
könnte.
liert, die es auf den neuesten Stand der Technik
Beobachtungszeit, weil sie wissen, dass es für
brachten. Und mit zunehmender Reife liefert das
viele Bereiche der Astronomie nirgends ein ande-
Observatorium nun Aufnahmen, die schärfer,
res Observatorium gibt, das Hubble übertreffen
ergiebiger und bemerkenswerter sind als jemals
könnte.
zuvor in seiner Geschichte.
So möge es noch lange bleiben.
Antonella Nota
ESA Hubble Project Scientist & Mission Manager
Space Telescope Science Institute, August 2013
NGC 5189
Diese eindrucksvolle Aufnahme zeigt den
planetarischen Nebel NGC 5189. Seine Form erinnert
an einen Rasensprenger. Die Materie wird von dem
zentralen Stern ausgestoßen, der bei seiner Rotation
taumelt.
6
Layout-17.indd 6
11/10/2013 18:16
Layout-17.indd 7
11/10/2013 18:16
Einleitung
Dieses Buch entführt Sie auf eine Reise durch
Die Astronomie ist ein Feld, das sich kontinuierlich
Schwarzen Löchern in den Zentren vieler dieser
das Universum, wie es den Augen von Hubble
verändert. In diesem Buch konzentrieren wir uns
Galaxien ist der Ausgangspunkt von Kapitel 7.
erscheint.
auf einige ausgewählte Themen der modernen
Das Motiv der Dunkelheit setzt sich in Kapitel 8
Astronomie, illustriert durch eine Auswahl neuerer
fort, wo wir den Dunklen Kosmos besuchen – die
Kein anderes Teleskop ist jemals mit einem
Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble – die
unsichtbare Materie und die unsichtbare Energie,
breiteren Spektrum wissenschaftlicher Ziele und
zum Teil außerhalb der wissenschaftlichen Zeit-
die dem Universum seine Struktur verleihen.
wissenschaftlicher Instrumente in den Weltraum
schriften noch nie veröffentlicht wurden – und
aufgebrochen. Und kein anderes Bodenteleskop
einige kaum gesehene verborgene Schätze aus
In Kapitel 9 nehmen wir spielerisch einige der
kann mit Hubbles gestochen scharfer Bildqualität
Hubbles wissenschaftlichen Archiven.
verwirrenden optischen Täuschungen unter die
und der unvergleichlichen Sicht auf den gesamten Himmel mithalten.
Lupe, die Hubble auf seiner Reise abgebildet
Nachdem wir uns in Kapitel 1 mit Hubbles
hat, darunter „Kollisionen“, die in Wirklichkeit gar
Geschichte, in Kapitel 2 mit seiner Technologie
keine sind, „Sterne“ die nur vorgeben solche zu
Nehmen Sie fast ein Viertel Jahrhundert durch-
und in Kapitel 3 mit seiner Sicht vertraut gemacht
sein und alte Sterne, die sich als Jugendliche
gehender Beobachtungen hinzu, und es wird
haben, beginnen wir unsere Reise durch den
verkleiden.
Sie nicht überraschen, dass Hubbles Fotoalbum
Kosmos vor unserer Haustür.
des Universums einmalig ist. Angefangen von
Zum Abschluss unserer Rundreise durch das
den Planeten des Sonnensystems bis hin zu der
Schon vor dem Start des Weltraumteleskops
Universum wagen wir in Kapitel 10 einen Blick
Struktur von Galaxienhaufen auf halbem Wege
Hubble wussten wir eine ganze Menge über die
in die Zukunft. Hubble hat eine unglaublich
durch das Universum, hat uns das Weltraum-
Planeten, doch Hubble hatte uns immer noch vie-
produktive wissenschaftliche Karriere hingelegt,
teleskop Hubble wohl mehr über den Kosmos
les beizubringen. Von der Entdeckung der Monde
und weitere Jahre sollten darin folgen. Dennoch
beigebracht als jedes andere wissenschaftliche
um Pluto bis hin zur Beobachtung der Welten um
schauen Wissenschaftler und Ingenieure schon
Gerät, das jemals gebaut wurde.
andere Sonnen erzählt Kapitel 4 die Geschichte
heute nach vorn und auf eine neues, noch größe-
von Hubble und den Planeten.
res Weltraumteleskop, das sie in einigen Jahren
Während seiner Zeit in der Umlaufbahn hat Hub-
starten wollen.
ble mehr als eine Million Beobachtungen aufge-
In Kapitel 5 machen wir uns auf den Weg zu den
zeichnet. Viele davon sind eher wissenschaftliche
Sternen und Nebeln unserer Galaxis, wobei wir
Messungen als Bilder, und viele der Bilder sind
die Geburt und das Schicksal der Sonne mit
nur für Wissenschaftler interessant. Dennoch
betrachten. In Kapitel 6 wagen wir uns noch
Oli Usher
bleiben buchstäblich Tausende attraktive Bilder
weiter hinaus zu den Milliarden fremden Galaxien,
London, September 2013
des Kosmos zur Auswahl, die ausreichen, um
die das Universum bevölkern, darunter die ent-
viele Bücher zu füllen.
fernteste Galaxie, die jemals beobachtet wurde.
Lars Lindberg Christensen
Hubbles Entdeckung von supermassereichen
Garching bei München, September 2013 Wir wünschen Ihnen eine angenehme Reise.
Der Ringnebel
Diese Aufnahme zeigt die effektvolle farbige Gestalt
des Ringnebels. Sie enthüllt eine komplexe Struktur,
die in früheren Aufnahmen nur zu erahnen war.
Anhand dieser Aufnahme konnten Wissenschaftler ein
dreidimensionales Modell des Nebels konstruieren – das
die wahre Gestalt dieses eindrucksvollen Objekts zeigt.
8
Layout-17.indd 8
11/10/2013 18:16
Layout-17.indd 9
11/10/2013 18:16
1
10
Layout-17.indd 10
11/10/2013 18:16
Anfänge
Das Weltraumteleskop Hubble wurde im Jahr 1990 gestartet. Damit öffnete sich das Kapitel seiner wissenschaftlichen
Entdeckungen. Hubbles Geschichte jedoch begann schon lange bevor die Raumfähre Discovery an einem trüben
Aprilmorgen abhob, nämlich fast ein Vierteljahrhundert zuvor.
Seit Jahrhunderten dienen Teleskope als Werk-
nur zwei Jahrzehnte, nachdem sich überhaupt
So entstammen die Technologien, die man
zeuge der astronomischen Forschung, manch
das erste Motorflugzeug mühsam für ein paar
braucht, um Objekte in den Weltraum zu bringen,
ausgeklügelte Instrumente zur Vermessung des
Flugsekunden von der Startbahn erhoben hatte.
keiner friedlichen wissenschaftlichen Forschung.
Himmels sind noch älter. Unbestritten gilt die
Zugegeben, die Luftfahrt hatte sich in diesen
Die unglückseligen Vorgänger der heutigen Welt-
Astronomie als erste Naturwissenschaft, deren
20 Jahren mit den ersten Atlantikflügen und der
raumraketen sind von Deutschland im Zweiten
Wurzeln weit über 2000 Jahre in das alte Babylon
Gründung der ersten Fluggesellschaften sprung-
Weltkrieg entwickelte ballistische Raketen, die
und nach Griechenland zurückreichen.
haft entwickelt. Aber auch wenn sich die vorderste
von den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion
Front der Luftfahrt nach vorn verschoben hatte,
während des Kalten Krieges als Teil ihrer Atom-
Weitaus jünger ist hingegen der Gedanke, ein
so gehörte Oberths Zeit doch immer noch zu
waffenprogramme weiterentwickelt wurden.
Teleskop mithilfe einer Rakete in den Weltraum
dem Zeitalter der Doppeldeckerflugzeuge aus
zu bringen.
Holz und Baumwollstoff, der Luftschiffe und der
Mit der ersten Umrundung unseres Planeten
Flugboote – und nicht zu dem der glänzenden
durch den Sputnik im Jahr 1957 fand diese
Raketen aus Stahl.
Kriegstechnologie endlich eine friedliche Nut-
Die ersten, uns bekannten ernsthaften Vorschläge
stammen aus den 1920er Jahren und gehen auf
zung. Gleichzeitig erwies sich damit, dass die
den deutschen Raketenpionier Hermann Oberth
Tatsächlich sollte es noch weitere drei Jahrzehnte
Raumfahrt mehr als eine theoretische Möglichkeit
zurück. Sogar zu seiner Zeit hatten solche Pläne
dauern, bis es der Menschheit gelang, sich aus
war.
eher etwas von Science-Fiction als von strenger
der Umklammerung der Erde zu lösen, und der
Wissenschaft, denn Oberths Vorschläge folgten
Weg in den Orbit sollte ein ungeheuer zerstöre-
Das Zeitalter der Weltraumfahrt hatte begonnen.
rischer sein.
Hubble auf dem Weg in den Weltraum
Die Raumfähre Discovery hebt am Morgen des
24. April 1990 vom Kennedy Space Center in
Florida zur Mission STS-31 ab — dem Start des
Weltraumteleskops Hubble.
11
Layout-17.indd 11
11/10/2013 18:16
Pioniere der
Weltraumastronomie
Nachdem die Raumfahrt im Jahr 1957 Realität
Beginn des Zeitalters der Weltraumfahrt
geworden war, konnte man der Idee, ein Welt-
Mit seinem Start im Oktober 1957 läutete der Sputnik
raumteleskop in den Orbit zu bringen, nur schwer
das Zeitalter der Weltraumfahrt ein. Er trug keine
widerstehen, denn die Atmosphäre ist des Astro-
wissenschaftliche Nutzlast und war kaum mehr
nomen größter Feind.
als ein Machbarkeitsnachweis. Allerdings bewies
Millionen oder sogar Milliarden Jahre lang durchquert das Licht das Universum ungestört. Bevor
er, dass es technisch möglich war, einen Satelliten
in die Erdumlaufbahn zu bringen. Außerdem löste
er das Weltraumrennen zwischen den Vereinigten
Staaten und der Sowjetunion aus. Weniger als zwölf
Zur Zeit des Sputnikstarts hatte die Idee, den
es aber unsere Teleskope erreicht, durchquert es
Weltraum vom Weltraum aus zu beobachten,
dann in den letzten Mikrosekunden die turbulente,
bereits angefangen Gestalt anzunehmen.
trübe und schwer vorhersagbare Atmosphäre.
Im Jahr 1946 machte sich der amerikanische Wis-
Das Funkeln der Sterne am Nachthimmel, das
senschaftler Lyman Spitzer an die Entwicklung
durch die Bewegung der Luft in der oberen Atmo-
realistischerer Pläne für ein Weltraumteleskop
sphäre entsteht, ist die sichtbarste Auswirkung
weit oberhalb der störenden Einflüsse der
der Atmosphäre auf das Sternenlicht, aber bei
Atmosphäre. Der im Jahr 1946 noch junge Uni-
Weitem nicht die einzige. Staub und Feuchtigkeit
versitätswissenschaftler sollte über die folgenden
in der Luft verstärken den Schimmereffekt der
verursacht, aber schlecht für die Astronomen, weil
Jahrzehnte eine Schlüsselfigur bei der Entwick-
Turbulenz, sie absorbieren oder verändern die
diese Absorption ihre Forschungen über junge
lung des Hubble-Projekts bleiben – schließlich
Farbanteile des Lichts, die Wissenschaftlern sonst
und heiße Sterne behindert, die im ultravioletten
sollte ein weiteres Weltraumteleskop nach ihm
so viel über die Eigenschaften astronomischer
Bereich hell leuchten. Die Feuchtigkeit absorbiert
benannt werden. Das im Jahr 2003 gestartete
Objekte verraten. Die Ozonschicht absorbiert
infrarotes Licht, das aufgrund seiner speziellen
Weltraumteleskop Spitzer beobachtet das Uni-
ultraviolettes Licht – das ist gut für die meisten
Eigenschaften oft die einzige Möglichkeit bietet,
versum im Infrarotbereich des Lichts.
von uns, weil ultraviolettes Licht Hautkrebs
durch Staubnebel hindurch zu sehen.
Jahre später sollte Neil Armstrong seinen „kleinen
Schritt“ auf die Oberfläche des Mondes machen. Das
hier dargestellte Modell ist im Nationalen Luft- und
Raumfahrtmuseum in den USA ausgestellt.
12
Layout-17.indd 12
11/10/2013 18:16
Die störenden Einflüsse der Atmosphäre hinter sich
lassen
Diese beiden Bilder der Galaxie NGC 2442 (der
Fleischerhaken-Galaxie) verdeutlichen den großen
Unterschied zwischen Beobachtungen vom Boden aus und
denen aus dem Weltraum. So stammt die Aufnahme links von
dem 2,2 m-Teleskop MPG/ESO am La Silla Observatorium in
Chile und ist weniger detailreich. Die Aufnahme oben stammt
vom Weltraumteleskop Hubble. Sie zeigt viele Details mit klar
definierten einzelnen Sternen und Nebeln. Der Unterschied
liegt nicht am Teleskop, denn beide Teleskope haben eine
ähnliche Größe und sind mit Detektoren auf dem letzten
Stand der Technik ausgestattet. Aber selbst an einem der
besten Beobachtungsorte der Welt reduziert die Atmosphäre
über ihm die Aufnahmequalität beträchtlich.
So einfach sind die Dinge natürlich nicht ganz.
Bodenteleskope können oft ein weiteres Sichtfeld (wie links
zu erkennen) darstellen. Und mithilfe einer als adaptive
Optik bezeichneten Technik kann man die Auflösung der
Bodenteleskope verbessern. Indem sie die Bedingungen in
der oberen Atmosphäre kontinuierlich überwachen und die
Form der Teleskopspiegel so ändern, dass die Turbulenzen
ausgeglichen werden, gelingen Astronomen manchmal
Beobachtungen, die durchaus mit den Beobachtungen vom
Weltall aus vergleichbar sind. Allerdings funktioniert die
Technik nur im Infraroten besonders gut, und die Turbulenzen
werden auch nur für einen sehr kleinen Teil in der Mitte des
Bildes ausgeglichen.
Wenn stabile und scharfe Beobachtungen gebraucht werden,
bleibt zweifelsohne – vorerst – Hubble die erste Wahl.
Layout-17.indd 13
11/10/2013 18:16
Obgleich die Astronomen einige dieser Probleme
reduzieren können, indem sie ihre Teleskope auf
hohen Berggipfeln, in Wüsten und in Regionen
mit äußerst vorhersagbarem Wetter bauen, und
es Techniken gibt, mit deren Hilfe man einige
der atmosphärischen Effekte eliminieren kann,
besteht doch die einzige Möglichkeit, das Problem ganz zu beseitigen, darin, die Atmosphäre
insgesamt zu umgehen.
Und das funktioniert nur, wenn man die Atmosphäre ganz verlässt.
Aufregende Entdeckungen machten in den
1960er und 1970er Jahren Experimente, bei
denen man Teleskope auf suborbitale Raketen
und Heliumballone montierte. Gedacht waren sie
für Beobachtungen weit über der Erdoberfläche,
aber immer noch innerhalb der obersten Bereiche
der Atmosphäre. In gewisser Weise kann man sie
als Vorgänger des Weltraumteleskops Hubble
ansehen.
Die ersten echten, erfolgreichen Teleskope im
Weltraum, die den Standard für Hubbels Arbeit
setzten, waren allerdings zwei Satelliten, die man
als erdumkreisende astronomische Observatorien (OAO für Englisch: Orbiting Astronomical
Observatory) bezeichnete. Leider unterlag der
Satellit OAO-1 einem technischen Versagen, noch
bevor er seinen Betrieb aufnehmen konnte. Aber
OAO-2, der im Rahmen einer amerikanischen
Mission im Jahr 1968 gestartet wurde, und
Copernicus (OAO-3), der als eine britisch-amerikanische Mission im Jahr 1972 gestartet wurde,
beobachteten beide den Kosmos über Jahre.
Während Copernicus den Himmel durchforstete,
nahmen Lyman Spitzers Pläne über den Bau
eines Weltraumteleskops von ganz anderem
Oben: Erdumkreisendes astronomisches
Unten: Hubble-Spiegel aus der Nähe
Maßstab Formen an. Zunächst lief das Projekt
Observatorium 1 (OAO-1)
Während der Konstruktion des Teleskops prüfen
unter dem Namen Großes Weltraumteleskop, bis
OAO-1 war das erste Weltraumteleskop, das je
Ingenieure Hubbels 2,4 m-Hauptspiegel. Ein winziger
es dann im Jahr 1983 einen geläufigeren Namen
gestartet wurde. Kurz nachdem es die Erdumlaufbahn
Fehler im Spiegel, der den Prüfern bei diesen
erreicht hatte, versagten seine Systeme, und so
Tests entging und von einem schlecht kalibrierten
bekam: Weltraumteleskop Hubble, nach Edwin
machte das Teleskop nie eine Beobachtung. Seine
Testinstrument verursacht wurde, sollte sich später
beiden Nachfolger OAO-2 und Copernicus (OAO-3),
für das Hubble-Team als ein größeres Problem
die in den Jahren 1968 und 1972 gestartet wurden,
herausstellen.
waren beide äußerst erfolgreich und bewiesen, dass
es lohnenswert wäre, ein noch ehrgeizigeres Projekt
Hubble, dem Astronomen, der die Expansion des
Weltalls entdeckt hatte.
Doch Hubble war immer noch nicht bereit zum
Start.
wie das Weltraumteleskop Hubble anzugehen.
14
Layout-17.indd 14
11/10/2013 18:16
Das Projekt wurde von Jahren der Verzögerung
und Kostenüberschreitungen geplagt. Frühe
Pläne der Vereinigten Staaten, das Projekt im
Alleingang durchzuziehen, wurden verworfen,
und das Weltraumteleskop Hubble wurde zu
einem Gemeinschaftsprojekt der NASA und der
Europäischen Weltraumorganisation ESA. Technische Schwierigkeiten und die tragische Explosion
der Raumfähre Challenger im Jahr 1986 warfen
das Projekt im Zeitplan noch weiter zurück.
Als Hubble im Jahr 1990 endlich abhob, war
Spitzer – der den Vorschlag für ein Weltraumteleskop noch in seinen 30er Jahren gemacht hatte
– bereits 75 Jahre alt, und eine ganze Generation
von Wissenschaftlern und Ingenieuren hatte ihre
gesamte Karriere mit der Arbeit an der Umsetzung seines Vorschlags zugebracht.
Erfolg ...
verschoben
Oben: Spiegel bei der Politur
Die Politur von Hubbles 2,4 m-Hauptspiegel im Jahr
1981. Ein fehlerhaftes Messinstrument führte dazu,
dass der Spiegel ein kleines bisschen zu flach poliert
wurde. Dies reichte aus, um Hubbles Bildqualität zu
verschlechtern, und in den ersten drei Betriebsjahren
Das Hochgefühl über den Start verwandelte sich
waren die Beobachtungsergebnisse kaum besser als
bald in Ernüchterung. Die ersten, von dem Teles-
die der Beobachtungen vom Boden aus. Es bedurfte
kop aufgenommenen und zur Erde gesandten
einer teuren Wartungsmission, um den Fehler zu
Bilder waren nicht besser als die der Bodente-
korrigieren.
leskope. Es folgten Wochen der technischen
Überprüfung, die schlechte Neuigkeiten ergaben.
Links: Ein Fehler in Hubbles Spiegel
Der gekrümmte Spiegel, der das Licht (ähnlich
Diese Aufnahme des Sterns Melnick 34 illustriert
wie die Linse in einer Kamera) auf Hubbles Detek-
das Problem, das der fehlerhafte Hauptspiegel
toren bündelt, war an den Rändern ein kleines
verursachte. Das Licht wird nicht in einem hellen
bisschen zu flach geformt – die Abweichung
Lichtfleck fokussiert, sondern zerstreut, sodass sich
betrug nur ein Fünfzigstel der Haaresbreite eines
Das Weltraumteleskop Hubble war von Anfang an
Menschen. In der Welt der Präzisionsoptik reicht
auf Servicemissionen zur Reparatur oder Moder-
das aus, um ein Bild unscharf zu machen, und
nisierung ausgelegt. So arbeiteten bereits zum
für Hubble war es genug, um einen Großteil der
Zeitpunkt des Starts Wissenschaftler und Inge-
Vorteile aus der Lage des Teleskops außerhalb
nieure an einer neuen und verbesserten Version
Der Prozess sollte nicht ganz schmerzlos wer-
der Erdatmosphäre zunichte zu machen.
von Hubbles Hauptkamera, die sie nach ein paar
den – eine Wartungsmission lässt sich nicht
Betriebsjahren des Teleskops installieren wollten.
über Nacht organisieren, und der Einbau der
Auf der Suche nach der Ursache für den Fehler
Den Wissenschaftlern und Ingenieuren wurde
Korrekturoptik an Bord bedeutete, dass eine
konnten die Ingenieure bald den Übeltäter ausfin-
schnell klar, dass sie den Entwurf der Kamera so
herzzerreißende Entscheidung zu treffen war. Um
dig machen – ein fehlerhaftes Messinstrument in
anpassen konnten, dass sie den Auswirkungen
Platz für das sperrige Instrument zu schaffen und
der Anlage, die den Spiegel in Form poliert hatte.
der fehlerhaften Krümmung am Hauptspiegel
dem Teleskop zu seiner ursprünglich geplanten
Dies gab jedoch gleichzeitig auch Aussicht auf
des Teleskops genau entgegenwirkt. Auch die
Leistungsfähigkeit zu verhelfen, musste eines
Abhilfe, was Hoffnungslosigkeit in berechtigte
anderen Instrumente an Bord des Weltraum-
der fünf wissenschaftlichen Instrumente an Bord
Hoffnung verwandelte.
teleskops konnten durch die Installation eines
geopfert werden.
ein verschmierter „Saum“ um den hellen Stern bildet.
Systems aus Korrekturspiegeln, gewissermaßen
einer Hightech-Brille, voll einsatzfähig gemacht
werden.
15
Layout-17.indd 15
11/10/2013 18:16
Hubbles Servicemissionen
Hubble ist nicht das einzige Weltraumteles-
Servicemission 2 im Februar 1997
Servicemission schließlich im März 2002
kop, das gestartet wurde. Aber es ist das
Bei der zweiten Servicemission wurden
gestartet. Zu den Hauptmodernisierungen
einzige, das im Weltraum gewartet wurde,
zwei neue wissenschaftliche Instrumente
gehörten der Einbau der Advanced Camera
und aufgrund dieser regelmäßigen War-
eingebaut. Und zwar das Near Infrared
for Surveys (ACS), die später die meisten
tungsarbeiten dauert seine wissenschaftliche
Camera and Multi-Object Spectrometer
bekannten Aufnahmen machen sollte, und
Mission bereits länger als die seiner anderen
(NICMOS) für Beobachtungen im Infraro-
die Installation von neuen, effizienteren
Artgenossen.
ten und der Space Telescope Imaging
Solarflügeln. Die nun verfügbare zusätzliche
Spectrograph (STIS), der hauptsächlich
Energie ermöglichte es, mehr Systeme des
Das Teleskop wurde mit einem modularen
Beobachtungen im Ultravioletten ausführt.
Weltraumteleskops gleichzeitig zu nutzen.
Aufbau entwickelt und mit Teilen ausge-
Sie ersetzten zwei Spezialinstrumente, den
stattet, die sich leicht austauschen lassen.
Goddard High Resolution Spectrograph
Servicemission 4 im Mai 2009
Seit seinem Start im Jahr 1990 gab es fünf
und den Faint Object Spectrograph.
Die fünfte und letzte Ser vicemission –
Shuttle-Missionen zum Weltraumteleskop
Außerdem führten die Astronauten viele
aufgrund der zweiteiligen dritten Mission
Hubble, auf denen wesentliche Reparaturen
Modernisierungs- und Wartungsarbeiten
ve r w i r re n d e r w e i s e S e r v i c e m i s s i o n 4
ausgeführt und Komponenten nachgerüstet
am Computersystem und den technischen
genannt – kam fast nicht zustande. Nach
wurden.
Systemen des Raumschiffs aus.
dem tragischen Unglück der Raumfähre
Columbia wurde die Mission als zu riskant
Servicemission 1 im Dezember 1993
Servicemission 3A im Dezember 1999
eingeschätzt und gestrichen, um sie nach
Die erste Mission zur Reparatur des
Ursprünglich hatte die NASA die dritte Mis-
öffentlichen Protesten wieder anzusetzen.
Weltraumteleskops Hubble war die ent-
sion für Mitte 2000 geplant. Dabei sollten
Kurz vor dem geplanten Start im Jahr 2008
scheidende, da die Astronauten die Fehler
wie üblich neue Instrumente eingesetzt
führte ein Systemfehler am Weltraumteleskop
beheben mussten, die den Betrieb des
und Wartungsarbeiten ausgeführt werden.
Hubble zu einer Verzögerung der Mission,
Teleskops seit seinem Start beeinträchtigt
Aufgrund eines technischen Versagens in
sodass ein Wartungssatz entwickelt werden
hatten. Sie installierten die Wide Field and
drei der sechs Gyroskope – wesentliche
konnte. Da die Space Shuttles in absehbarer
Planetary Camera 2 (WFPC2), eine neue
Teile des Systems zur Ausrichtung des
Zeit aus dem Verkehr gezogen werden soll-
Mehrzweckhauptkamera mit integrierter
Weltraumteleskops – bestand die Gefahr
ten, war dem Team klar, dass dies ihre letzte
optischer Korrektur, die so entwickelt wurde,
einer Abschaltung. Daher wurde die Mission
Chance für eine Modernisierung und War-
dass sie durch selbstständigen Ausgleich
von offizieller Stelle in zwei Missionen auf-
tung des Weltraumteleskops Hubble war. So
des Fehlers im Spiegel schar fe Bilder
geteilt, um die Wartungsarbeiten vorziehen
wurde das Ganze eine Rekordmission. Die
machen konnte. Die Astronauten entfernten
zu können. Dies stellte sich als eine weise
Astronauten installierten eine neue Universal-
das High-Speed-Photometer (HSP), um
Entscheidung heraus: Im November 1999
kamera, die Wide Field Camera 3 (WFC 3),
Platz für das Corrective Optics Space
versagte ein viertes Gyroskop, was Hubble
und einen spezialisierten Spektrografen, den
Telescope Axial Replacement (COSTAR)
tatsächlich einen Monat lang außer Betrieb
Cosmic Origins Spectrograph (COS).
zu machen, einer Hightech-Brille, die das
setzte. Neben dem Austausch der Gyros-
Sie reparierten die Advanced Camera for
Licht korrigiert, das die anderen Instrumente
kope führten die Astronauten weitere Moder-
Surveys und den Space Telescope Ima-
erreicht. Auch ein neues Paar Solarflügel
nisierungsarbeiten aus, wie den Einbau eines
ging Spectrograph, die beide ausgefallen
wurde installiert, da die alten Flügel uner-
neuen Computers.
waren. Viele der alten und abgenutzten
wünschte Vibrationen verursacht hatten.
Komponenten wurden durch neue ersetzt,
Zudem führten die Astronauten eine Reihe
Servicemission 3B im März 2002
beispielsweise Batterien und Gyroskope,
kleinerer Wartungsarbeiten aus.
Um die ursprünglich für den Sommer 2000
um die restliche Lebenszeit des Teleskops zu
geplanten Modernisierungsarbeiten abzu-
maximieren. Danach wurden keine weiteren
schließen, wurde der zweite Teil der dritten
Servicemissionen mehr unternommen.
16
Layout-17.indd 16
11/10/2013 18:16
Servicemission 1
Die Servicemission vom Dezember 1993 brachte
das Weltraumteleskop Hubble auf den Standard,
der ursprünglich zum Zeitpunkt des Starts erwartet
worden war. Die Astronauten führten drei wesentliche
Modernisierungen aus:
Oben: Die Wide Field and Planetary Camera
(WFPC1), zum Zeitpunkt des Starts Hubbles
Hauptkamera, wurde durch eine verbesserte
Version namens WFPC2 ersetzt. WFPC2 besaß
eine eingebaute optische Korrektur, welche die vom
Hauptspiegel verursachte Verzerrung exakt ausglich.
Rechts oben: Das High Speed Photometer wurde
ausgebaut und durch das optische Korrektursystem
COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial
Replacement) ersetzt. COSTAR war eine raffinierte
Anordnung kleiner gekrümmter Spiegel, die das Licht
für die anderen drei Instrumente refokussierte, sodass
sie nicht ausgetauscht werden mussten.
Unten: Die Astronauten ersetzten die Solarflügel, die
Hubble mit Strom versorgten. Da das Teleskop um
die Erde kreist, durchlebt es aller 96 Minuten einen
kompletten Tag-und-Nacht-Zyklus. Das Aufwärmen
und Abkühlen der Flügel verursachte eine leichte
Vibration im Teleskop, was die Bildstabilität während
der Beobachtungen reduzierte. Die neuen Flügel
hatten eine verbesserte Konstruktion, die das Problem
weitestgehend eliminierte.
17
Layout-17.indd 17
11/10/2013 18:17
Hubble ist
endlich im
Geschäft
Im Dezember 1993 hob schließlich die Raumfähre
Endeavour ab, um mit der kostbaren Ladung
zum Weltraumteleskop Hubble zurückzukehren.
In einer Mission, welche die Phantasie der Welt
beflügelte, öffnete das Astronautenteam das
Teleskop, während es hunderte von Kilometern
über der Erdoberfläche schwebte. Die Astronauten reparierten nicht nur Hubbles Optik, sondern
ersetzten auch die Solarflügel des Teleskops, die
eine störende Vibration und damit eine Bildinstabilität hervorgerufen hatten, wenn sie sich beim
Übergang zwischen Nacht- und Tagseite der Erde
aufheizten oder abkühlten.
Als im Januar 1994 die ersten Aufnahmen
veröffentlicht wurden, war die Verbesserung
erstaunlich.
Die Verheißung von Lyman Spitzer und Hermann
Oberth und die Jahrhunderte gehegten Wünsche
frustrierter Astronomen hatten sich erfüllt. Hubbles Aufnahmen waren bei Weitem die besten,
die jemals vom Kosmos gemacht wurden. Das
Weltraumteleskop war endlich im Geschäft.
Während der Fehler am Hauptspiegel des Weltraumteleskops ein Unglücksfall war, so war die
Hubbles verbesserte Sicht
den Punkt markierte, an dem Hubble schließlich
Tatsache, dass er überhaupt repariert werden
Diese bemerkenswerte Reihe von Porträts der
sein Versprechen erfüllt hatte, war dies dennoch
konnte, das Ergebnis von Voraussicht und guter
benachbarten Galaxie Messier 100 illustriert, wie sich
nicht das Ende der Verbesserungen des Teleskops.
Planung.
die Sicht des Weltraumteleskops Hubble seit seinem
Bei den nachfolgenden Servicemissionen wurden
Start verbessert hat.
weitere Modernisierungen vorgenommen und neue
Hubbles Aufbau ist modular, und einzelne Kom-
Instrumente installiert, darunter die Kameras ACS und
Die beiden Aufnahmen (oben) zeigen die enorme
WFC3 – die Hauptinstrumente, die sich heute noch
Verbesserung nach der Servicemission im Dezember
in Betrieb befinden. Die letzte Aufnahme von Messier
1993. Die Aufnahmen, die von der Kamera WFPC1
100 (unten) wurde im Jahr 2004 von der Kamera
vor der Reparatur (links) und der optisch korrigierten
ACS im Hochauflösungsmodus gemacht. Sie ist viel
Kamera WFPC 2 (rechts) stammen, sind drastisch
schärfer als die frühere Aufnahme, die bei ihrer ersten
Mal zum Weltraumteleskop Hubble zurück, um
verschieden. Während der Servicemission wurde
Veröffentlichung solche Aufregung hervorgerufen
Wartungsarbeiten auszuführen und neue oder
zudem ein optisches Korrekturmodul eingebaut,
hatte.
weiterentwickelte Instrumente einzubauen.
das auch für die anderen Instrumente des Teleskops
ponenten oder sogar ganze Teilsysteme können
in der Umlaufbahn ein- oder ausgebaut werden.
Im Anschluss an die Wartungsmission im Dezember 1993 kehrten Astronauten noch weitere vier
wieder volle Sehschärfe herstellte. Die nach der
Das Weltraumteleskop Hubble ist heute leis-
Reparatur von Hubble aufgenommenen Bilder
tungsfähiger als es in den 1990er Jahren war,
verblüfften die Welt durch ihre Klarheit.
in denen es unsere Vorstellung vom Kosmos
revolutionierte.
Obgleich die Servicemission im Dezember 1993
18
Layout-17.indd 18
11/10/2013 18:17
Das Weltraumteleskop Hubble
nach der Servicemission 3B
Layout-17.indd 19
11/10/2013 18:17
2
Layout-17.indd 20
11/10/2013 18:17
Das Raumschiff Hubble
Um seine Aufgabe als Observatorium erfüllen zu können, muss Hubble auch als Raumschiff arbeiten. Der
Betrieb eines Observatoriums auf einem unbemannten Satelliten, der die Erde in 96 Minuten umkreist und dabei
abwechselnd der eisigen Kälte der Nachtseite der Erde und der glühenden Hitze des Sonnenlichts widerstehen
muss, ist keine leichte Aufgabe.
Aufgrund seiner speziellen Bedürfnisse ist das
Wegen seiner ausgefallenen Mission und der
Neben der Internationalen Raumstation ist
Raumschiff Hubble ganz und gar kein Standar-
Anforderung, ein großes optisches System
Hubble einer von wenigen Satelliten, die von
draumschiff; Vibrationen müssen gering gehalten
(darunter der Spiegel mit einem Durchmesser
Astronauten gewartet und modernisiert wurden.
werden, um scharfe Beobachtungen zu gewähr-
von 2,4 Metern) sowie sperrige wissenschaftliche
Die Vorgabe, Servicemissionen zu ermöglichen,
leisten, und die Temperaturen der empfindlichen
Instrumente zu beherbergen, ist das Raumschiff
beeinflusste Hubbles Aussehen und Funktions-
wissenschaftlichen Instrumente müssen trotz
Hubble ungewöhnlich groß, nämlich etwa so groß
weise entscheidend.
der stark schwankenden Außentemperaturen
wie ein Reisebus. Zudem ist es ungewöhnlich
konstant gehalten werden.
schwer: Es wiegt über 11 Tonnen, während die
meisten Satelliten weniger als 2 Tonnen auf die
Waage bringen.
Das Weltraumteleskop Hubble der NASA/ESA
Das Raumschiff Hubble in der Umlaufbahn,
aufgenommen während der Servicemission 4 im
Jahr 2009.
21
Layout-17.indd 21
11/10/2013 18:17
Das Raumschiff Hubble im Bau
Wenn wir Hubble auf seiner Umlaufbahn
beobachten, fällt es schwer, ein Gefühl
für seine Größe zu entwickeln. Fotos
aus der Bauphase des Teleskops in den
1980er Jahren verdeutlichen jedoch, wie
groß Hubble tatsächlich ist. Sie brauchen
sich nur die Menschen anzusehen, die
im Vordergrund am Geländer stehen. In
seinen Abmessungen gleicht Hubble einem
typischen Reisebus. Sein Gewicht beträgt
mehr als 11 Tonnen.
Layout-17.indd 22
11/10/2013 18:17
Die beiden Sektionen von Hubble
Hubble ist modular aufgebaut. Zum Teil,
weil sich das Raumschiff schon von seiner
Fracht grob in zwei Sektionen untergliedert:
die vordere Sektion in Form einer langen
(und im Wesentlichen leeren) Röhre, in die
das Teleskop passt, und die geräumigere
hintere Sektion für die wissenschaftlichen
Instrumente und die Raumschiffsysteme.
Zum Teil liegt dies aber auch daran,
dass Hubbles Konstruktion schon
Wartungsarbeiten und Modernisierungen
vorsah. Die Sektionen mussten sich also
relativ leicht trennen lassen, wenn die
Astronauten daran arbeiteten. Auf diesem
Foto aus Hubbles Bauphase hängt die
Teleskopsektion (das sogenannte optische
System) an einem Kran, bevor es mit
der zweiten Sektion des Satelliten (dem
sogenannten hinteren Gehäuse) verbunden
wird, die später alle Raumschiffsysteme
beherbergen sollte.
Layout-17.indd 23
11/10/2013 18:17
Leitsensoren zur Feineinstellung FGS
Hauptspiegel
Hinteres Gehäuse
(Fine Guidance Sensors)
Der 2,4 m-Hauptspiegel sammelt und
Das Hinterteil von Hubble beherbergt
Drei große Instrumente, die man als Leitsensoren
fokussiert das Sternenlicht. Hubbles
die Raumschiffsysteme und die
zur Feineinstellung bezeichnet, helfen Hubble bei
Spiegel besteht aus Glas mit einer dünnen
wissenschaftlichen Instrumente.
seiner Feinausrichtung, indem sie die Positionen
Beschichtung aus reflektierendem Aluminium.
von Sternen im Sichtfeld des Teleskops messen
Größere Spiegel erzeugen hellere und
und darauf einstellen. Gelegentlich werden sie auch
schärfere Bilder; daher war es den Aufwand
für spezielle wissenschaftliche Beobachtungen
wert, dieses riesige Stück Glas in den
eingesetzt, die genaue Messungen der Positionen
Weltraum zu bringen.
Spektrometer STIS
(Space Telescope Imaging Spectrograph)
und Helligkeiten von Sternen erfordern.
Vorrangig als Spektrometer für den ultravioletten
Bereich konzipiert, kann das Spektrometer STIS auch
kleine Bilder im Ultravioletten machen, was bei der
Aufnahme der Polarlichter auf Jupiter und Saturn
hilfreich war. Das Spektrometer STIS ersetzte im Zuge
der Servicemission 2 das Spektrometer FOS (Faint
Object Spectrograph).
Spektrometer COS
(Cosmic Origins Spectrograph)
Dieses spezialisierte Instrument untersucht das
ultraviolette Licht aus dem fernen Universum,
was dabei hilft, den Ursprung des Universums
zu untersuchen. Das Spektrometer COS wurde
im Zuge der Servicemission 4 anstelle des
optischen Korrektursystems COSTAR installiert,
das bei der ersten Servicemission anstelle des
Hochgeschwindigkeitsfotometers HSP (High Speed
Photometer) eingesetzt worden war, um das Licht
vom fehlerhaften Hauptspiegel zu refokussieren.
Da alle seither installierten Instrumente über eine
eingebaute optische Korrektur verfügen, wurde
COSTAR nicht mehr gebraucht.
Andockmechanismus
Der im Zuge der Servicemission 4 installierte
Andockmechanismus ist im Wesentlichen ein Haken,
der sich am Ende des hinteren Gehäuses befindet.
Wenn das Teleskop schließlich – ungefähr gegen
Ende dieses Jahrzehnts – seinen Betrieb aufgegeben
hat, wird eine Rakete an diesem Mechanismus
andocken und Hubble sicher aus seiner Umlaufbahn
ziehen, sodass das Teleskop weit entfernt von
bewohnten Gebieten auf die Erde stürzt.
Kamera für den nahen Infrarotbereich
und Multi-Objekt-Spektrometer NICMOS
(Near Infrared Camera and Multi-object
Spectrometer)
Layout-17.indd 24
NICMOS erzeugt Aufnahmen und Spektren im
Hochentwickelte Beobachtungskamera ACS
nahen Infrarotbereich. Nach einer Reihe von
(Advanced Camera for Surveys)
Fehlfunktionen ist NICMOS gegenwärtig nicht
Die im Zuge der Servicemission 3B installierte zweite
Gyroskope
im Betrieb. Ob es weitere Versuche zu seiner
Mehrzweckkamera ACS ist für Detailmessungen
Hubble muss sich selbst neu orientieren
Wiederinbetriebnahme geben wird, ist noch
konzipiert. Die Funktionen der beiden
können, um astronomische Objekte zu finden
nicht entschieden. Die Mehrzweckkamera WFC3
Mehrzweckkameras überschneiden sich zum Teil,
und zu verfolgen. Die Gyroskope liefern die
kann mit ihren Infrarotfunktionen einen Teil der
sodass weiterhin Aufnahmen gemacht werden
notwendigen Informationen, um Hubble
Beobachtungen übernehmen, für die eigentlich
können, sollte eine der Kameras versagen. Die
vollkommen stabil ausgerichtet zu halten.
NICMOS entwickelt wurde. NICMOS ersetzte in
Kamera ACS hat eine etwas geringere Auflösung und
der Servicemission 2 das Spektrometer GHRS
einen größeren Sichtbereich als die Kamera WFC3.
(Goddard High Resolution Spectrograph), das auf
Sie ersetzte die Kamera FOC (Faint Object Camera),
den ultravioletten Bereich spezialisiert war.
die beim Start des Weltraumteleskops mit an Bord war.
11/10/2013 18:17
Lichtschutzklappe
Optisches System
Mit dieser Klappe kann das Teleskop
Der vordere Teil von Hubble, der die Spiegel,
verschlossen werden, um es vor übermäßigem
die Stützstruktur und das sie umgebende
Lichteinfall zu schützen, der die Instrumente
Metall umfasst, wird als optisches System
beschädigen könnte, wenn das Teleskop in
bezeichnet. Sein Aufbau ähnelt stark dem
Richtung Sonne zeigt. Auch beim Abschalten des
Aufbau von Teleskopen auf der Erde.
Teleskops schließt sich die Klappe.
Thermische Isolierung
Hubble muss auf seiner Bahn um die Erde großen
Temperaturschwankungen standhalten. Die
reflektierenden und isolierenden Außenschichten
schützen die empfindliche Elektronik im Inneren
davor, durch diese Schwankungen Schaden zu
nehmen, und sorgen so gleichzeitig für stabile
Beobachtungsbedingungen.
Sekundärspiegel
Der Sekundärspiegel reflektiert das fokussierte
Licht durch eine Öffnung im Hauptspiegel zu den
Instrumenten im hinteren Gehäuse des Teleskops.
Solarflügel
Hubbles Solarflügel wurden während der
Mission mehrmals ausgetauscht, und
nicht alle Modelle sahen gleich aus. Die
aktuellen Solarflügel sind die kleinsten und
leistungsstärksten.
Reaktionsräder
Hubble kann sich nicht durch Raketenantrieb
bewegen, weil Vibrationen und Abgase die
Beobachtungen ruinieren würden. Stattdessen
arbeiten die Gyroskope mit den Reaktionsrädern
zusammen, um das Teleskop auszurichten. Die
Räder werden in eine Richtung gedreht, und das
Teleskop beginnt darauf, sich in die Gegenrichtung
zu drehen.
Hochgewinnantennen
Sie stellen Hubbles Verbindung zum Boden her,
obgleich das Teleskop seine Daten nicht direkt an die
Erde übermittelt. Die Antennen leiten die Signale an
das Kursverfolgungs- und Datenrelaissatellitensystem
TDRS (Tracking and Data Relay Satellite System)
weiter, das die Informationen wiederum an das
Flugkontrollzentrum weitergibt.
Abschirmwände
Diese Wände im Innern des optischen Systems
verhindern, dass Streulicht in das System gelangt
und die Qualität der Beobachtungen beeinträchtigt.
Weitbereichskamera WFC3
(Wide Field Camera 3)
Layout-17.indd 25
Die im Zuge der Servicemission 4 installierte Kamera
Batterien
Hauptcomputer
WFC3 ist eine der beiden Mehrzweckkameras im
Hubbles Solarflügel liefern nur
Hubbles Gehirn ist kein Supercomputer!
Dauerbetrieb. Mithilfe eines ihrer Sensoren produziert sie
während ungefähr der Hälfte eines
Trotz einiger Aufrüstungen über die
scharfe und hochaufgelöste Aufnahmen im sichtbaren
Umlaufs direkt elektrische Energie,
Jahre besitzt der Computer, der Hubble
und im ultravioletten Bereich des Lichts, mit dem
da das Teleskop die Hälfte seiner
steuert, einen langsamen 486-Prozessor
anderen Sensor im nahen Infrarotbereich. Die Kamera
Lebenszeit auf der Schattenseite
von der Art, wie er in den PCs der frühen
WFC3 ersetze die Weitbereichskamera WFPC2 (Wide
der Erde verbringt. Während dieser
1990er Jahre eingebaut war.
Field and Planetary Camera 2), die wiederum zuvor in der
Zeit wird das Instrument durch
Servicemission 1 die Weitbereichskamera WFPC (Wide
große Batterien betrieben, die zuvor
Field and Planetary Camera) ersetzt hatte.
aufgeladen wurden.
11/10/2013 18:17
Hubble-Servicemission 3A im Jahr 1999
Die Astronauten Steven Smith (unten)
und John Grunsfeld (oben, hinter der
Ausrüstung) bei der Arbeit während der
Servicemission 3A. Hinter ihnen ist das
geöffnete hintere Gehäuse zu sehen, was
zeigt, dass Hubble für Servicemissionen
während des Fluges konzipiert war.
Layout-17.indd 26
11/10/2013 18:17
Was ist, wenn etwas schief geht?
Wir sind es gewohnt, die spektakulären
Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble
zu betrachten, die alles so leicht erscheinen
lassen. Allerdings geht hinter den Kulissen
eine Menge vor sich. In diesem seltenen
Fall, bei dem es den Leitsensoren zur
Feineinstellung nicht gelang, sich auf einen
Leitstern einzustellen, kam es zu einem
Verfolgungsfehler, und es wurde dieses
bemerkenswerte Bild hell leuchtender
farbiger Sternspuren erzeugt.
Layout-17.indd 27
11/10/2013 18:17
3
Das magnetische Monster NGC 1275
Eine von Hubbles Besonderheiten ist seine
scharfe Sicht. Diese atemberaubende
Aufnahme der Galaxie NGC 1275
wurde von Hubbles hochentwickelter
Beobachtungskamera ACS im Juli und
August 2006 aufgenommen. Sie zeigt
die zerbrechlichen fasrigen Strukturen,
die man als eine Art rötliche Spitze um
die hell leuchtende Galaxie wahrnimmt,
in einem erstaunlichem Detail und mit
bemerkenswerter Auflösung. Diese Fasern
sind kalt, obwohl sie von Gas umgeben sind,
das eine Temperatur von rund 55 Millionen
Grad Celsius besitzt. Sie hängen in einem
Magnetfeld, das ihre Struktur aufrecht erhält
und Energie von dem zentralen Schwarzen
Loch in das umgebende Gas überträgt.
Layout-17.indd 28
11/10/2013 18:18
Hubbles
Sicht
Hubble wurde berühmt für seine außergewöhnlichen Aufnahmen des Nachthimmels. Und das, obwohl die Qualität
von Teleskopaufnahmen in der Regel von der Größe des Teleskops abhängt und Hubble nach heutigen Standards
nur ein mittelgroßes Teleskop ist. Allerdings hat Hubble ein As im Ärmel: Seine Lage außerhalb der Erdatmosphäre
und damit fernab der atmosphärischen Störungen, die sich in den Aufnahmen von Bodenteleskopen bemerkbar machen.
Da sich Hubble 600 Kilometer über der Atmo-
auf Bilder verzichtet und stattdessen die Farben
Dieses Kapitel skizziert, wie Hubble den Kosmos
sphäre bewegt, liefert es bei den meisten Beo­
und die Intensitäten des Lichts misst, das uns
wahrnimmt: Von dem Moment, in dem das Licht
bachtungsarten schärfere Aufnahmen als jedes
von astronomischen Objekten erreicht. Für
in den Tubus des Teleskops eintritt, bis hin zu
andere gegenwärtig betriebene Teleskop. Das gilt
As­t ro­n omieliebhaber mögen diese Beobach-
dem Moment, in dem es die spezialisierten
auch im Vergleich zu den riesigen Bodentelesko-
tungen weniger aufregend sein – schließlich gibt
Detektoren in den wissenschaftlichen Instrumen-
pen, die um ein vielfaches größer als Hubble sind.
es keine Bilder – in Wirklichkeit stecken aber
ten am anderen Ende des Raumschiffs trifft. Und
genau diese Messungen hinter vielen höchst
es beschreibt, wie danach diese digitalen Daten
Das Weltraumteleskop Hubble führt noch eine
interessanten und wichtigen Entdeckungen, die
in Bilder verwandelt werden, die wir wahrnehmen
zweite Art von Beobachtungen aus, bei der es
Hubble gemacht hat.
können.
Große und kleine Spiegel
Das Very Large Telescope in Chile und das
Subaru-Teleskop, die jeweils Spiegel mit einem
Durchmesser von 8,2 m haben, sind die größten
optischen Teleskope der Welt mit nur einem
Hauptspiegel. Der hier maßstabsgetreu dargestellte
Spiegel des Weltraumteleskops Hubble ist mit
seinem Durchmesser von 2,4 m wesentlich kleiner,
dennoch erzielt er aufgrund seiner Lage oberhalb
der Atmosphäre eine bessere Bildqualität. Mithilfe
technischer Tricks können die atmosphärischen
Störungen bei Bodenteleskopen korrigiert werden,
dem sind allerdings praktische Grenzen gesetzt.
29
Layout-17.indd 29
11/10/2013 18:18
Den größten Teil von Hubbles Volumen nimmt das
Durchmesser), und Spiegel produzieren tenden-
Ein Cassegrain-Teleskop
optische System selbst ein, also die Kombination
ziell weniger Abbildungsfehler als Glaslinsen.
Das Cassegrain-Teleskop ist eine populäre Bauweise
aus Spiegeln, die das Sternenlicht einfängt und
Spiegel sind auch viel leichter, was insbesondere
für astronomische Teleskope. Das Licht tritt ein, wird
fokussiert. Die Technik, die das Raumschiff und
im Hinblick auf den Transport in den Weltraum
erst von einem großen konkaven Hauptspiegel und
die Instrumente zur Analyse des Lichts steuert
wesentlich ist!
dann von einem kleinen konvexen Sekundärspiegel
und mit Energie versorgt, ist vergleichsweise
klein.
Andererseits haben spiegelbasierte Teleskope
reflektiert; anschließend tritt es fokussiert durch eine
kleine Öffnung im Hauptspiegel.
auch ein paar Nachteile. Der offensichtlichste
Erstaunlicherweise geht Hubbles Grundaufbau
Nachteil ist die kreuzförmige Erscheinung in
auf die ersten Jahre der Teleskopentwicklung
den Bildern von Sternen, die entsteht, weil die
zurück. Hubbles Grundaufbau bezeichnen
Halterungen des Sekundärspiegels den Weg des
Astronomen als Cassegrain-Teleskop, eine
Lichts durch das Teleskop stören.
Anordnung, die anstelle von Linsen gekrümmte
Spiegel verwendet, um das Licht zu bündeln.
Trotz dieses kleinen Nachteils verwenden alle
Das Licht tritt von vorn in das Teleskop ein, wird
großen astronomischen Teleskope, die derzeit in
erst von einem konkaven Hauptspiegel (oder
Betrieb sind oder konstruiert werden, Spiegel zur
Primärspiegel) und dann von einem konvexen
Fokussierung des Lichts.
Sekundärspiegel reflektiert, bis es schließlich
durch eine kleine Öffnung im Mittelpunkt des
Nachdem das Licht die Öffnung im Hauptspiegel
Hauptspiegels tritt. Die ersten Spiegelteleskope
passiert hat, endet die Ähnlichkeit des Welt-
in dieser Bauweise gab es schon im 17. Jahr-
raumteleskops Hubble mit früheren Teleskopen.
hundert, obgleich sie wesentlich kleiner waren
Anstelle eines Okulars, durch das die Astronomen
und sich bei ihnen, anders als bei Hubble, ein
angestrengt sehen mussten, besitzt Hubble eine
Okular hinter dem Hauptspiegel befand und keine
Reihe von wissenschaftlichen Instrumenten, die
Digitalkamera.
jeweils die Abmessungen eines Kleiderschranks
haben. Diese Instrumente enthalten die Licht­
In einem Teleskop nicht Linsen sondern Spiegel
sensoren, die die Bilder einfangen und die
einzusetzen, bringt eine Vielzahl großer Vorteile
Eigenschaften des Lichts messen.
mit sich und ein paar kleine Nachteile. Große
Spiegel lassen sich leichter herausstellen als
große Linsen (das größte linsenbasierte Teleskop
Hubbles CCD-Sensor
Dies ist der Bildsensor von Hubbles
Hochleistungskamera ACS. Obwohl er viel
empfindlicher ist und einen weiteren Farb- und
Intensitätsbereich hat, ist die darin verwendete Technik
grundsätzlich dieselbe wie bei handelsüblichen
Digitalkameras.
der Welt hat nicht einmal die Hälfte von Hubbles
30
Layout-17.indd 30
11/10/2013 18:18
Herausforderungen im Kosmos
Dieses Bild eines hellen Sterns vor einer
lichtschwachen Galaxie illustriert zwei
Herausforderungen, denen Teleskopentwickler
gegenüberstehen. Erstens stören die
Halterungen des Sekundärspiegels den
Weg des ankommenden Lichts, wodurch ein
kreuzförmiges Muster entsteht, das dem Bild
heller Lichtquellen überlagert ist. Zweitens
wird das Licht hell leuchtender Objekte nicht
auf einen einzigen weißen Punkt fokussiert,
sondern gestreut: Je heller das Objekt ist,
umso stärker wird das Licht gestreut. Der
äußerst helle Stern in dieser Aufnahme ist so
weit entfernt, dass er auf Hubbles Detektoren
kleiner als ein einzelner Pixel erscheinen
müsste. In der Praxis wird sein Licht aber zu
einer großen Scheibe gestreut. Je größer das
Teleskop ist, umso enger kann es das Licht
bündeln, aber dieser Streueffekt lässt sich
nicht ganz eliminieren. Dieses Problem ist
fundamental, denn die Gesetze der Physik
zeigen, dass Licht nie perfekt fokussiert
werden kann, nicht einmal durch ein perfektes
Teleskop. Und Schuld daran ist nicht etwa ein
schlechter Teleskopaufbau.
Layout-17.indd 31
11/10/2013 18:18
Hubbles Kameras arbeiten im Wesentlichen
Dieses Prinzip ist dem Wahrnehmungsprinzip
genauso wie eine normale Digitalkamera. Bild­
unserer Augen nachempfunden. Die lichtemp-
sensoren, sogenannte CCD-Sensoren (CCD für
findlichen Zellen in unserer Netzhaut sind jeweils
Englisch: Charge-Coupled Device), mit bis zu
nur für eine Farbe – rot, grün oder blau – emp-
16 Millionen Pixeln messen Intensitäten und
findlich, und unser Gehirn rekonstruiert aus den
lesen sie aus, um ein Bild zu erzeugen. Obgleich
einzelnen Farbinformationen das Farbbild.
Hubbles CCD-Sensoren bei niedrigen Lichtinten-
Farbfilter in einer handelsüblichen Kamera
sitäten viel empfindlicher sind und sie die Daten
Für Fotos ist diese Spekulation in Ordnung, und
weitaus genauer erfassen als die Sensoren in
das erzeugte Bild ist so perfekt, dass man keinen
handelsüblichen Kameras, ist die grundlegende
Unterschied sieht. Manchmal kann man vielleicht
Technik dieselbe. Der Hauptunterschied besteht
eine leichte Körnigkeit erkennen, wenn man sehr
darin, wie Hubble Farben wahrnimmt.
nah heranzoomt. Bei wissenschaftlichen Aufnahmen, bei denen die Farben von großem Belang
Handelsübliche Digitalkameras, darunter auch
Handykameras, erzeugen Farbbilder mithilfe eines
CCD-Sensoren, ob sie sich nun in einer Handyka-
sind, hat dagegen jeder einzelne Pixel einen poten-
cleveren Tricks. Jeder Pixel ist mit einem roten,
mera oder an Bord von Hubble befinden, messen
tiellen wissenschaftlichen Wert, und jede kleinste
grünen oder blauen Filter versehen und misst nur die
nur Helligkeiten. Farben können sie nicht direkt
Körnigkeit könnte die Beobachtungen ruinieren.
Intensität dieses Farbanteils im einfallenden Licht.
Die Elektronik in der Kamera kombiniert dann die
Informationen aus den roten, grünen und blauen
Pixeln, um daraus ein Farbbild zu erzeugen, obwohl
jeder einzelne Punkt auf dem Bild nur in einer einzigen
Farbe gespeichert wurde.
messen. Die einzige Möglichkeit, Farbbilder mithilfe von CCD-Sensoren aufzunehmen, besteht
Daher verwenden das Weltraumteleskop Hubble
darin, Farbfilter vor die Sensoren zu setzen.
und andere Teleskope stattdessen Filter, die
Indem man Filter entsprechend der drei Haupt-
alle Pixel des Sensors gleichzeitig überdecken.
farben wählt, die unsere Augen wahrnehmen,
Um eine Farbaufnahme zu erzeugen, muss
kann man die drei Einzelbilder am Ende zu einem
jedes Mal der Filter gewechselt und eine ganz
einzigen Farbbild kombinieren.
neue Aufnahme gemacht werden, eine kleine
Unannehmlichkeit, die man für eine bessere
Der Satz der Instrumente, die im Raumschiff Hub-
Bei Digitalkameras ist dies durch winzige Filter
Farbwiedergabe in den Farbaufnahmen gern in
ble installiert sind, hat sich aufgrund der verbes-
vor jedem einzelnen Pixel auf dem Sensor reali-
Kauf nimmt.
serten Technik mit der Zeit geändert. Im Zuge von
siert. In der Regel hat die Hälfte der Pixel grüne
vier der fünf Servicemissionen zum Raumschiff
Filter, ein Viertel rote Filter und ein Viertel blaue
Dies bedeutet gleichzeitig, dass Hubble auf prä-
Hubble installierten Astronauten neue Kameras
Filter. (Es gibt mehr Pixel mit grünen Filtern, um
zisere Farben zurückgreifen kann als eine Digi-
und Instrumente, sodass Hubbles Fähigkeiten
der zusätzlichen Empfindlichkeit unserer Augen
talkamera. Während eine Digitalkamera nur rot,
nicht stagnierten. Die Instrumentenmischung ist
für grünes Licht Rechnung zu tragen.) Die
grün und blau erfasst, besitzt Hubble Dutzende
jedoch immer gleich geblieben: An Bord befinden
Elektronik in der Kamera kombiniert dann die
Filter, die auf verschiedene Wellenlängen im
sich Digitalkameras, die auf die Erfassung von
Information über die Gesamthelligkeit des Bildes
sichtbaren, infraroten und ultravioletten Bereich
Bildern in verschiedenen Auflösungen oder Wel-
mit der Farbin­formation der einzelnen Pixel, um
des Lichts eingestellt sind. Bei der Wahrnehmung
lenlängen spezialisiert sind, und Spektrometer,
das Bild zu rekonstruieren – das erfordert etwas
von Farben übertrifft Hubble also nicht nur Digi-
um die Eigenschaften des Lichts zu untersuchen.
Spekulation, da ein einzelner Pixel nur eine Farbe
talkameras: Hubble ist auch um ein Vielfaches
aufzeichnet.
besser als unsere Augen.
Warum es auf die Farbe ankommt
Die Farbe des Lichts verrät uns eine Menge über
ungefähr 1 000 ºC in orange übergeht. Kurz
Wenn Sie den Stab auf 10 000 ºC bringen, glüht
das Universum, das uns umgibt.
darauf schmilzt das Eisen, und wenn die Tempe-
er schließlich hellblau. Soviel zu der Auffassung,
ratur schließlich 2 862 ºC erreicht, wird das Eisen
dass Blau eine kalte Farbe sei.
Ein Stab aus Eisen glüht in einem Schmiedeofen,
verdampfen. Wenn Sie ein robusteres Material
weil er heiß ist, und die genaue Farbe, mit der
und einen hinreichend heißen Ofen hätten, dann
Farben verraten uns nicht nur etwas über die
dieser Stab glüht, hängt von seiner Temperatur
könnten Sie feststellen, dass sich die Farben
Temperatur; sie geben uns auch Auskunft da­­
ab. Wenn Sie ihn erhitzen, wird er bei ungefähr
mit zunehmender Temperatur weiter ändern.
rüber, wie Licht etwas durchdringt. Der Himmel
800 ºC rot. Wenn Sie ihn weiter erhitzen, werden
Bei ungefähr 3 000 ºC hätten Sie einen gelben
ist nicht etwa blau, weil er so heiß ist, sondern
Sie feststellen, dass die Farbe des Metalls bei
Stab und bei ungefähr 5 000 ºC einen weißen.
weil die Luft das blaue Licht der Sonne stärker
32
Layout-17.indd 32
11/10/2013 18:18
streut als rotes oder grünes Licht. Andererseits
erhoffen, diese Farbenvielfalt voll zu erfassen. Um
Bei der Erkundung vieler kosmischer Phänomene
sind Sonnenuntergänge rot, weil der Staub in der
die Sache noch schlimmer zu machen: Die Zeit
sind detaillierte Bilder mit einer begrenzten
Atmosphäre das blaue Licht auf seinem direkten
auf dem Teleskop ist so kostbar, dass es unter
Farbinformation, wie Hubbles Aufnahmen, nicht
Weg stärker behindert als das rote.
den Astronomen unüblich ist, bei einer Beobach-
das, was sie eigentlich brauchen. Stattdessen
tungsreihe mehr als drei oder vier dieser Filter zu
brauchen sie so viel Information wie möglich,
verwenden.
und dafür lohnt es sich, das große Bild zu opfern.
Farben können uns sogar verraten, woraus
etwas besteht. Neonröhren leuchten immer in
genau demselben Rotton. Der durch das Gas in
der Röhre laufende Strom regt die Gasatome so
an, dass sie nur Licht einer ganz speziellen Wellenlänge emittieren. Leuchtstofflampen, die mit
anderen Gasen gefüllt sind, leuchten in anderen
Farben, wobei jedes Gas seinen unverwechselbaren und eigenen Farbton produziert.
All diese Phänomene, die wir auf der Erde beo­
bachten, kommen auch im Weltraum vor, und
da wir nicht selbst zu entfernten Sternen oder
Galaxien reisen können, um sie persönlich unter
die Lupe zu nehmen, können wir Sterne oder
Galaxien nur anhand des Lichts untersuchen,
das unsere Teleskope von ihnen erreicht. Daher
besitzt Hubble so viele Filter, von denen einige
auf unglaublich spezielle Farben eingestellt sind,
die von verschiedenen Arten von angeregtem
Gas emittiert werden. Die einfachen Farben Rot,
Grün und Blau, die unsere Augen und Kameras
wahrnehmen, reichen für viele wissenschaftliche
Aufgaben einfach nicht aus.
Dank seiner Fülle von Filtern können sich Hubbles
Aufnahmen aus weit mehr Farben zusammensetzen, als unsere Augen wahrnehmen können.
Das reicht bis in den ultravioletten und infraroten
Bereich des Lichts. Außerdem enthüllen sie
weitaus mehr feine Farbvariationen als das
menschliche Auge erkennen kann.
Trotzdem sind Hubbles Aufnahmen mit ihren
unglaublich feinen Farben tatsächlich immer
noch ziemlich beschränkt. Das Universum hat
nicht drei Farben oder sechs oder zwölf Farben,
sondern eine im Grunde unendliche Zahl mit
unendlich feinen Abstufungen dazwischen. Von
einer Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble
mit nur ein paar Dutzend Filtern kann man nicht
Viele Beobachtungen für eine Aufnahme
Die Galaxie NGC 1512 aus Sicht verschiedener Hubble-Instrumente. Die Instrumente erfassen verschiedene
Wellenlängen des Lichts vom ultravioletten Bereich bis hin zum nahen Infrarotbereich; manche Wellenlängen sind
für das menschliche Auge unsichtbar und andere sind zwar sichtbar, unterscheiden sich aber so geringfügig
voneinander, dass das bloße Auge sie nicht auseinanderhalten kann.
33
Layout-17.indd 33
11/10/2013 18:18
Layout-17.indd 34
11/10/2013 18:18
Spektrometer: Den Regenbogen zerlegen
An dieser Stelle kommen die anderen Instrumente
Bestenfalls könnte man mit Hubbles Kameras
von uns entfernt. Die überwiegende Mehrheit liegt
ins Spiel, die sich an Bord von Hubble befinden.
einen einzelnen Pixel sehen, aber meistens ist
innerhalb eines Radius von 1 000 Lichtjahren, das
Sie analysieren die detaillierten Farbeigenschaf-
nicht einmal das möglich. Man kann den Planeten
ist 1% der Ausdehnung unserer Galaxis. Aber wie
ten astronomischer Objekte anstatt genaue
nur durch seinen Einfluss aufspüren, den er auf
Hubbles Namensgeber, Edwin Hubble, schon im
Aufnahmen des Himmels zu machen. Das ist die
das Licht seines Sterns ausübt, das in einem
frühen 20. Jahrhundert zeigte, ist das Universum
Welt der Spektroskopie.
Lichtpunkt auf dem Detektor des Teleskops
ein wahrhaft großer Ort, und mit der Zeit wird er
eingefangen wird.
immer größer.
gen sind Spektrometer beteiligt, und viele Felder
Trotzdem enthüllten Hubbles Untersuchungen
Die entferntesten Galaxien, die bisher von As­­tro­
wie die Exoplanetologie und die Kosmologie
des Lichts, das uns von anderen Sonnensyste-
nomen entdeckt wurden, sind so weit entfernt,
hängen stark von ihnen ab. Dies erklärt, warum
men erreicht, anhand dieses einen Pixels erstaun-
dass ihr Licht 13 Milliarden Jahre gebraucht hat,
viele der wichtigsten Entdeckungen des Teles-
lich detaillierte Informationen darüber, was dort
um uns zu erreichen. (Das bedeutet nicht, dass
kops, die wir in diesem Buch besprechen, durch
vor sich geht. So konnten die Wissenschaftler
sie 13 Milliarden Lichtjahre entfernt sind; das
künstlerische Darstellungen illustriert sind und
beispielsweise bestimmen, welche Gase in den
Universum ist weiter expandiert, seit sie dieses
nicht durch echte Aufnahmen.
Atmosphären von Planeten vorkommen, die zig
Licht aussandten, sodass die Galaxien oder die
Lichtjahre von der Erde entfernt sind, indem sie
Galaxien, zu denen sie inzwischen geworden
Hubbles Spektrometer funktionieren alle ein
den chemischen Fingerabdruck aus verschiede-
sind, heute noch weiter entfernt sind als damals.)
bisschen wie ein Prisma, das weißes Licht in
nen Elementen in der Atmosphäre eines Planeten
Selbst auf Hubbles scharfen Aufnahmen gleichen
einen Regenbogen zerlegt. Jedes Objekt hat
untersuchten, die von Sternenlicht durchleuchtet
sie nur winzigen Flecken.
einen charakteristischen Regenbogen. Die
wird. (Bisher war noch kein Planet mit Gasen
Helligkeitsschwankungen zwischen den Farben
dabei, die wir zum Leben brauchen.)
An etwa einem Drittel von Hubbles Untersuchun-
dieses Regenbogens können manchmal ganz
Das Hubble Ultra Deep Field auf Seite 87 ist
eine bemerkenswerte Langzeitaufnahme mit
fein und manchmal drastisch sein. Sie helfen den
Außerdem war Hubble in der Lage, den Einfluss
einer Gesamtbelichtungszeit von zwei Wochen.
Astronomen, eine Unmenge von Phänomenen zu
des Weltraumwetters auf einen Planeten zu
In ihrem Hintergrund erkennt man einige dieser
untersuchen. Während Hubbles Aufnahmen nur
beobachten, wenn eine Sterneruption die obe-
Galaxien. Diese Aufnahme ist wohl eine der wich-
ein paar Farben erfassen, messen Spektrometer
ren Schichten der Atmosphäre eines Planeten
tigsten in der Geschichte, weist sie doch Hubble
ein glattes Kontinuum in einem beliebigem Detail.
erhitzt, so dass sie in den Weltraum verdampfen.
als eine Zeitmaschine aus, die 13 Milliarden Jahre
So können die Astronomen im Prinzip unendlich
Kürzlich ist es einem Wissenschaftlerteam mithilfe
in die kosmische Geschichte zurückblicken kann.
viele Farben auf einmal sehen, von denen sich
des Weltraumteleskops Hubble sogar gelungen,
Das sind 96% des Weges zurück zum Urknall.
jede einzelne Farbe nur geringfügig von der
die Farben des Sonnenuntergangs auf einem
Details über diese entfernten Galaxien enthüllt
nächsten unterscheidet.
Planeten nachzustellen, indem es die Farbe des
diese Aufnahme dennoch nicht; die Galaxien
Zentralsterns, die chemische Zusammensetzung
sind einfach zu klein, zu lichtschwach und zu
Fast alles, was Hubble über die Planeten in
der Atmosphäre und die Reflexionseigenschaften
verschwommen.
anderen Sonnensystemen herausgefunden
der Atmosphäre des Exoplaneten untersuchte.
hat, ist den Spektrometern zu verdanken. Ferne
Abermals kommt die Spektroskopie ins Spiel.
Planeten sind einfach zu winzig und zu weit weg,
In astronomischem Maßstab sind alle Exoplane-
Auch das Wissen der Astronomen über entfernte
um sie in irgendeinem Detail abbilden zu können.
ten, die wir bisher untersucht haben, nicht weit
Galaxien stammt nicht aus Aufnahmen, sondern
aus Spektren.
Sonnenaufgang auf HD 189733b
Dank Hubbles Spektralanalyse des Lichts seines
Zentralsterns ist es Wissenschaftlern gelungen, auf die
Farbe des Sonnenuntergangs auf dem Exoplaneten
HD 189733b zu schließen. Diese künstlerische
Darstellung stützt sich auf diese Analyse und weitere
Berechnungen und Simulationen darüber, wie der
Zentralstern für einen Beobachter aussehen würde,
der durch die obere Atmosphäre des Gasplaneten fliegt.
35
Layout-17.indd 35
11/10/2013 18:18
Im Dunkeln sehen
Entfernte Galaxien sind ein besonders drasti-
Hinzu kommt noch Hubbles umfangreicher Satz
Wenn Astronomen die Daten für ihre wissen-
sches Beispiel für astronomische Objekte, die
von Farbfiltern und seine Fähigkeit, ultraviolettes
schaftlichen Veröffentlichungen bearbeiten, dann
sowohl klein als auch dunkel sind und folglich
und infrarotes Licht wahrzunehmen, das für das
werden sie dies typischerweise so tun, dass das
sehr schwer zu erkennen. Hubble konnte sie
menschliche Auge unsichtbar ist. Die Aufnahmen
von ihnen untersuchte Phänomen klar hervortritt,
überhaupt nur dank seiner äußerst empfindlichen
in diesem Buch sind also nicht einfach Nahauf-
auch wenn dadurch der Rest des Bildes an
Instrumente, dank langer Belichtungszeiten
nahmen. Selbst wenn wir so lange durch den
Klarheit verliert. Geht es in der Untersuchung
und dank seines Spiegels aufspüren, der eine
Weltraum reisen würden, bis wir genau vor diesen
beispielsweise um die Eigenschaften der Sterne
Menge Licht einlässt. (Die Pupille des mensch-
majestätischen Spiralgalaxien oder den farbigen
in den äußeren Bereichen einer Galaxie, so
lichen Auges hat nur einen Durchmesser von
Nebeln stünden, wären unsere Augen kaum in
werden sie die Helligkeit erhöhen, um die Details
einigen Millimetern, sodass Hubble mit seinem
der Lage, sie überhaupt zu sehen.
in den Spiralarmen herauszustellen, selbst wenn
2,4 m-Hauptspiegel in Bezug auf das Sehen im
dadurch das Zentrum der Galaxie vollkommen
Dunkeln klar im Vorteil ist.)
ausgebrannt wirkt.
Dass Astronomen ein Teleskop brauchen, liegt
oft nicht daran, dass die Objekte zu klein sind,
um sie mit bloßem Auge sehen zu können, sondern daran, dass sie zu lichtschwach sind. Die
Andromedagalaxie, vermutlich die bekannteste
Spiralgalaxie überhaupt, nimmt am Nachthimmel
tatsächlich eine Fläche ein, die sechsmal so
groß ist wie der Vollmond. Dass Sie die Andromedagalaxie wahrscheinlich noch nicht gesehen
haben, liegt also nicht daran, dass sie so klein
wäre, sondern daran, dass sie so lichtschwach
Wie Hubbles
Aufnahmen
gemacht
werden
Wie also werden Hubbles Aufnahmen gemacht?
ist. Auch der Orionnebel und der Sternhaufen
Die Aufnahmen, die wir in diesem Buch präsentieren und die im Fernsehen oder in Zeitungen
erscheinen, versuchen die Bildbearbeiter ausgewogener und etwas künstlerischer zu gestalten.
Sie wählen Filter, Helligkeiten und Kontraste so,
dass sie den größten Detailreichtum zeigen und
der bestmögliche Gesamteindruck des Objekts
entsteht. Bei Galaxien bedeutet das beispielsweise, den Dynamikumfang einzuschränken,
sodass die hellen Zentren blasser wirken, als
sie tatsächlich sind, und die lichtschwachen
Spiralarme heller aussehen.
Omega Centauri, die beide einen größeren
Die Daten, die Hubble an die Erde schickt, ent-
Bereich einnehmen als der Vollmond, lassen
halten weit mehr Information als das menschliche
Bildbearbeitung ist keine zusätzliche Option –
sich nur als kleine und etwas unscharfe „Sterne“
Auge sehen und man auf Papier drucken kann.
es gibt keine unbearbeiteten Aufnahmen, die
ausmachen, und der Helixnebel, der fast die Flä-
man ausdrucken kann, genauso wenig wie ein
che des Vollmonds einnimmt, ist mit dem bloßen
Die wissenschaftlichen Daten in ein Bild zu
Fotograf in den Tagen der analogen Kameras
Auge gar nicht zu erkennen. Alle diese Objekte
verwandeln, das man ausdrucken oder auf dem
eine unentwickelte Filmrolle betrachten konnte.
lassen sich jedoch auf Langzeitaufnahmen gut
Bildschirm anzeigen kann, ist nicht ganz einfach.
Wie wir wissen, sieht ein Teleskop Dinge, die das
erkennen (selbst ohne Teleskop).
Man muss den Farbbereich wählen, der auf dem
menschliche Auge nicht wahrnehmen kann. Die
Bild erscheinen soll, und festlegen, wie Kontrast
Bildbearbeitung übersetzt die Daten aus dem
Das Standardsichtfeld nimmt bei Aufnahmen des
und Helligkeit dargestellt werden sollen. Für sol-
Teleskop in etwas, dass mit Tinte gedruckt und
Weltraumteleskops Hubble üblicherweise ein
che Objekte wie Galaxien mit sehr hellen Zentren
mit dem Auge betrachtet werden kann. Obgleich
Zehntel der Breite des Vollmonds ein, sodass die
und sehr lichtschwachen äußeren Regionen ist
die Hubble-Aufnahmen von Spezialisten bearbei-
Objekte auf den Aufnahmen in der Regel so groß
dies eine besondere Herausforderung. Diese
tet wurden, sind die Aufnahmen in diesem Buch,
sind, dass sie mit dem bloßen Auge sichtbar sein
Behandlung der Daten nennt man Bildbearbei-
sofern nicht anders angegeben, real und keine
sollten. Fast immer sind sie jedoch wesentlich
tung, und sie ist eine Mischung aus Wissenschaft
künstlerischen Darstellungen.
lichtschwächer als unsere Augen wahrnehmen
und Kunst.
können.
36
Layout-17.indd 36
11/10/2013 18:18
So groß wie der Mond
Der Helixnebel, der fast die Fläche des
Vollmonds einnimmt, ist mit dem bloßen
Auge vollkommen unsichtbar. Astronomen
verwenden Teleskope nicht nur zum
Vergrößern von Objekten, sondern auch, um
schwaches Licht zu sammeln.
Layout-17.indd 37
11/10/2013 18:18
4
38
Layout-17.indd 38
11/10/2013 18:18
Planeten
Die Planeten unseres Sonnensystems bildeten sich aus dem Staub, der um die Sonne wirbelte, als sie vor rund fünf
Milliarden Jahren entstand. Diese Staubteilchen verklumpten allmählich, und so entwickelte sich das Sonnensystem,
wie wir es heute kennen. Übertroffen werden Hubbles hochauflösende Aufnahmen der Planeten und Monde
im Sonnensystem nur von den Bildern der Raumsonden, die diese Himmelskörper tatsächlich besuchten. Das
Weltraumteleskop Hubble hat gegenüber diesen Sonden sogar einen Vorteil: Es kann sich diesen Objekten immer
wieder zuwenden und sie über viel längere Zeiträume beobachten als jede Sonde im nahen Vorbeiflug.
Sechs der acht Planeten des Sonnensystems hat
All diese Himmelskörper befinden sich jedoch
wieder vereinzelte neue Entdeckungen, bis dann
das Weltraumteleskop Hubble beobachtet: Nicht
direkt vor unserer Haustür. Weiter draußen gibt es
ihre Zahl in den letzten Jahren zu einer echten
beobachtet hat es die Erde (obwohl es zwischen-
ein riesiges Universum, das es zu erkunden gilt.
Flut heranwuchs. Als dieses Buch entstand,
durch immer mal wieder den Mond betrachtet)
waren knapp 1 000 Exoplaneten bestätigt und
und den Merkur, der sich zu nah an der Sonne
Als das Weltraumteleskop Hubble 1990 startete,
befindet und daher die Gefahr bestünde, dass
kannten wir nur die Planeten des Sonnensys-
viele weitere Kandidaten identifiziert.
Hubbles empfindliche Instrumente bei einer
tems. Zwar hatten Wissenschaftler schon lange
Obgleich das Weltraumteleskop Hubble ent-
Beobachtung beschädigt werden.
vermutet, dass auch andere Sterne von Plane-
wickelt und gebaut wurde, bevor Exoplaneten
tensystemen ähnlich dem unserem umgeben
bekannt waren, spielte Hubble eine große Rolle
Zudem hat Hubble Monde um andere Planeten
sein könnten, wirklich entdeckt haben sie einen
bei der Entdeckung und Charakterisierung dieser
ausfindig gemacht und erkundet, verschiedene
Exoplaneten allerdings erst 1992. Über die
fernen fremden Welten.
Zwergplaneten untersucht (darunter Pluto, den
darauffolgenden Jahre gab es zunächst immer
berühmtesten) und den Asteroiden und Kometen
bei ihrem kosmischen Ballett um unser Sonnensystem zugesehen.
Jupiter, der Riese
Jupiter, der mit Abstand größte Planet im
Sonnensystem in einer Aufnahme aus dem Jahr 2009.
Der dunkle Fleck rechts unten hat die Größe des
Pazifischen Ozeans und ist eine Beule durch einen
Asteroideneinschlag.
39
Layout-17.indd 39
11/10/2013 18:18
Unsere kosmische Nachbarschaft
Die Planeten des Sonnensystems sind nicht nur
zwischen den Gasplaneten. Sie alle bestehen
bei Weitem nicht einzigartig ist. Im Jahr 2006
unsere nächsten Nachbarn; sie bildeten sich
überwiegend aus Wasserstoff, aber ihre Größe,
kamen die Astronomen daher überein, eine neue
auch aus derselben Staub- und Gasscheibe wie
ihre Dichte, ihr Klima und die Anteile der anderen
Klasse von Objekten im Sonnensystem einzufüh-
unser Heimatplanet vor vier Milliarden Jahren. Mit
Gase variieren stark.
ren. Objekte wie Pluto und seinesgleichen, die
ihnen teilen wir also nicht nur die Nachbarschaft,
größer als Asteroiden, aber kleiner als Planeten
sondern auch den Ursprung. Und dennoch sind
Es gibt auch eine Menge kleinerer Objekte, die
sind, nennt man nun Zwergplaneten – eine Klas-
die Planeten sehr verschieden.
um die Sonne sausen – Kometen, Asteroiden und
sifikation, die bis heute umstritten bleibt.
Zwergplaneten.
Das äußere Sonnensystem wird von riesigen
Auch wenn Asteroiden und Kometen nicht
Gasplaneten dominiert, seine inneren Berei-
Am berühmtesten ist der Zwergplanet Pluto, den
größer als Planeten und Zwergplaneten sind, so
che dagegen von Gesteinsplaneten. Manche
man bis vor Kurzem als eigenständigen Planeten
übersteigt die Zahl dieser Überreste aus der Bil-
Gesteins­p laneten haben dichte Atmosphären,
ansah, obwohl er noch kleiner als der Mond ist.
dung des Sonnensystems die Zahl der Planeten
wie die Erde und die Venus, während Mars und
Neueste Entdeckungen anderer vergleichbar eisi-
und Zwergplaneten doch bei Weitem. Es gibt
Merkur nur eine dünne oder gar keine Atmo-
ger Objekte mit stark elliptischen Umlaufbahnen
Unmengen von Asteroiden und Kometen, deren
sphäre besitzen. Unterschiede gibt es auch
im äußeren Sonnensystem bewiesen, dass Pluto
Größe von Geröll bis zu Gesteinsbrocken mit
Durchmessern von Hunderten Kilometern reicht.
Das schärfste Bild des Mars von der Erde aus
Diese Aufnahme des Planeten Mars, das schärfste
Bild des Mars, das jemals von der Erde aus
aufgenommen wurde, enthüllt kleine Krater und
andere markante Formationen mit Ausdehnungen
von nur einigen Dutzend Kilometern. Aufgenommen
wurde dieses Bild am 24. August 2003 von der
hochentwickelten Kamera ACS an Bord von Hubble,
nur ein paar Tage vor der Jahrtausend-Erdnähe des
Mars. Unter den erkennbaren Oberflächenstrukturen
des Mars sind zahlreiche Krater, große Vulkanberge
und das Valles Marineris – das markanteste
Canyonsystem im Sonnensystem. Diese Strukturen,
die auch von den Mars umkreisenden Raumsonden
beobachtet wurden und werden, hat man bereits
genau untersucht. Aber noch nie hat man sie von
Pluto, der berühmteste Zwergplanet
der Erde aus in einer solchen Klarheit gesehen. Der
Nach seiner Entdeckung wurde Pluto Jahrzehnte als Planet angesehen. Heute klassifiziert man ihn als
schwarze diagonale „Finger“ auf acht Uhr ist ein Teil
Zwergplanet, und zwar als einen von etlichen Zwergplaneten, deren Bahnen durch die äußeren Regionen des
des Koronografen des High-Resolution-Channels
Sonnensystems verlaufen. Er ist so weit entfernt und so klein, dass er vom Weltraumteleskop Hubble nicht mehr im
der Kamera ACS. Die Aufgabe eines Koronografen
Detail beobachtet werden kann. In dieser Aufnahme ist das helle Objekt neben Pluto sein größter Mond Charon.
ist es, das Licht von hellen Sternen abzuschirmen,
Die vier kleineren Lichtpunkte sind seine Monde Nix, Hydra, Kerberos und Styx. Der linke und der rechte Teil dieser
sodass auch lichtschwache Objekte in der näheren
Aufnahme wurden aufgehellt, um Plutos kleine und lichtschwache Monde sichtbar zu machen.
Umgebung des Sterns untersucht werden können.
40
Layout-17.indd 40
11/10/2013 18:18
Layout-17.indd 41
11/10/2013 18:19
Layout-17.indd 42
11/10/2013 18:19
Asteroiden sind steinige Fragmente, die Über-
Kometen sind dagegen ganz anders. Sie verbrin-
Das Weltraumteleskop Hubble hat zum Verständ-
reste der wirbelnden protoplanetaren Scheibe um
gen die meiste Zeit ihres Lebens in den entfernten
nis all dieser Objekte beigetragen. Obgleich
die Sonne, aus der sich die Planeten bildeten; sie
äußeren Regionen unseres Sonnensystems. Aller-
die Auflösung seiner Aufnahmen nicht mit der
sind gewissermaßen der Schutt aus der Entste-
dings kommt es aufgrund ihrer stark elliptischen
Auflösung der Aufnahmen von Sonden mithalten
hung des Sonnensystems. Sie bewegen sich auf
Umlaufbahnen gelegentlich dazu, dass sie das
kann, die tatsächlich durch das Sonnensystem
Umlaufbahnen, die zwischen denen der Planeten
innere des Sonnensystems zwischen Erde und
fliegen, um unseren Nachbarn einen persönlichen
liegen. Die überwiegende Mehrheit der Asteroi-
Sonne durchstreifen. Da Kometen hauptsächlich
Besuch abzustatten, hat Hubble andere Vorteile.
den findet man in einem breiten Gürtel zwischen
aus Eis bestehen, beginnen sie zu verdampfen,
Insbesondere kann das Weltraumteleskop
den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter.
sobald sie sich der Sonne nähern, was die langen
Hubble schnell reagieren (während Sonden
Schweife aus reflektierenden Gasen erzeugt, die
Jahre brauchen, um ihre Ziele zu erreichen) und
nur gelegentlich, aber in spektakulärer Weise am
sie über lange Zeiträume – Monate oder sogar
Nachthimmel zu beobachten sind.
Jahre – beobachten und so beispielsweise das
Klima und die Jahreszeiten auf anderen Planeten
verfolgen. Sonden bleiben dagegen meist nur ein
paar Tage, um ihre Daten zu sammeln.
Unser dynamisches Sonnensystem aus der Sicht
von Hubble
Obwohl unser Sonnensystem schon rund 5 Milliarden
Jahre alt ist, kann man es als einen jungen Ort
bezeichnen, an dem vergleichsweise viel los ist. Hier
sind vier Beispiele für gewaltige Vorgänge an Kometen
und Asteroiden (von oben nach unten).
Im Jahr 2006 beobachtete das Weltraumteleskop
Hubble, wie sich der Komet 73P/SchwassmannWachmann 3 auflöste. Der Komet war seit den 1930er
Jahren bekannt, aber bei seiner letzten Annäherung
an die Sonne zerbrach er in etliche Dutzend
Fragmente.
Der Komet C/1999 S4 LINEAR zerbrach im Jahr 2000
und löste sich auf.
Im Juli 1994 regneten 24 Fragmente des Kometen
Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter. Hier sieht man den
zerbrochenen Kometen vor seinem Einschlag (s. u.),
jedoch nachdem ihn Jupiters Schwerkräfte bereits in
Fragmente zerlegt hatten.
Der kometenähnliche Asteroid P/2010 ist das Produkt
eines frontalen Zusammenstoßes zwischen zwei
Asteroiden, die sich fünfmal schneller bewegten
als ein Gewehrgeschoss. Kollisionen sind im
Sonnensystem üblich, obgleich sie immer seltener
werden, da das Sonnensystem altert und sich
langsam seines Gerölls entledigt. Einen solchen
Zusammenprall hatte bisher noch keine Kamera vor
die Linse bekommen.
43
Layout-17.indd 43
11/10/2013 18:19
Schon bald nach der Servicemission im Dezember 1993, die Hubbles Sicht geschärft hatte,
erhielt das Weltraumteleskop Hubble eine Gelegenheit, seinen Wert unter Beweis zu stellen. Im
Juli 1994 stürzte der Komet Shoemaker-Levy 9 in
den Jupiter, dem mit Abstand größten Planeten
des Sonnensystems. Hubble machte Aufnahmen
davon, wie die Fragmente des Kometen in die
Atmosphäre des Planeten stürzten und riesige
schwarze Beulen hinterließen, die größer als die
Erde waren. Diese Aufnahmen des Einschlags
von Shoemaker-Lev y 9 lösten nicht nur die
Produktion von etlichen Filmen über Asteroidenkatastrophen aus, wie Armageddon und
Deep Impact, sondern gaben Wissenschaftlern
die Gelegenheit, aufregende neue Messungen an
Jupiters dynamischer Atmosphäre vorzunehmen.
Bei den entferntesten Planeten unseres Sonnensystems, Uranus und Neptun, ist die Beobachtung durch Hubble besonders lohnenswert,
da diese Planeten bisher nur einmal von einer
unbemannten Raumsonde besucht wurden. Die
Raumsonde Voyager 2, die diese Planeten in den
späten 1980er Jahren besuchte, lieferte die ersten
und bisher einzigen detaillierten Momentaufnahmen. Allerdings flog sie schnell an Uranus und
Neptun vorbei und kam bald außer Reichweite,
ohne jemals in eine Umlaufbahn um diese Planeten einzuschwenken.
Uranus hat die extremsten Jahreszeiten im Sonnensystem. Einen Großteil des Uranusjahres liegt
eine Hemisphäre im gleichmäßigem Sonnenlicht
und die andere in gleichbleibender Dunkelheit.
Daher liefern Momentaufnahmen, wie die von
Voyager 2, nur ein begrenztes Verständnis.
Während Hubbles Aufnahmen des Uranus viel
weniger detailliert sind als die der Raumsonde,
haben sie Einblicke in die Winde und Stürme
gegeben, die in der Atmosphäre des Uranus
entfesselt werden, wenn die Jahreszeiten in
gewaltiger Aufeinanderfolge einsetzen.
Einschlag in den Jupiter
Der Komet Shoemaker-Levy 9 löste sich auf und stürzte 1994 in den Planeten Jupiter. Kurz nach Hubbles
Reparatur war dies ein bahnbrechender Moment in der Geschichte des Teleskops. Die von Hubble an die Erde
übertragenen Aufnahmen zeigten eine Reihe von schwarzen Beulen auf dem Planeten an den Stellen, an denen
die Fragmente des Kometen in die dichte Atmosphäre gestürzt waren. Diese blichen über die folgenden Monate
langsam aus.
44
Layout-17.indd 44
11/10/2013 18:19
Neptun, der entfernteste Planet
Vier Aufnahmen des Planeten Neptun im Abstand
von wenigen Stunden zeigen, wie schnell er um
seine Achse rotiert. Die rosafarbenen Gebilde sind
Wolken in der dichten Atmosphäre des Planeten.
Neptun ist der entfernteste der acht Planeten des
Sonnensystems, was bedeutet, dass nicht einmal
Hubble besonders scharfe Aufnahmen von ihm
machen kann.
Uranus
Uranus mit seinen Ringen in einer Aufnahme
aus dem Jahr 2005. Gleichzeitig helle und
lichtschwache Objekte aufzunehmen, ist eine extreme
Herausforderung. Diese Aufnahme des Uranus ist
eine Montage aus Aufnahmen mit kurzen und langen
Belichtungszeiten, sodass man den sehr hellen
Planeten und die äußerst blassen Ringe zusammen
sehen kann.
Layout-17.indd 45
11/10/2013 18:19
Saturn und seine Monde im Zeitraffer
Diese Folge von Aufnahmen zeigt, wie im Jahr
2009 vier Trabanten des Saturn – Titan, Enceladus,
Mimas und Dione – die Saturnscheibe passierten.
Dies ist ein relativ seltenes Ereignis, das nur aller
14 bis 15 Jahre vorkommt. Titan, der größte Mond
des Saturn, wirft in diesen Aufnahmen während
seiner Passage am oberen Rand des Saturn einen
deutlichen Schatten. Bisher ist Titan der einzige
Trabant eines anderen Planeten, auf dem eine
Raumsonde gelandet ist; die Raumsonde Huygens
der ESA landete im Jahr 2005 auf Titan.
Layout-17.indd 46
11/10/2013 18:19
Hubbles Aufnahmen der Polarlichter – Nord- und
Südlichter – auf dem Saturn und dem Jupiter sind
einzigartig. Da sie hauptsächlich im ultravioletten
Licht leuchten, das durch die Erdatmosphäre
abgeschirmt wird, lassen sich diese Phänomene
so gut wie gar nicht von Bodenteleskopen
beobachten. Hubble hat nicht nur detaillierte Aufnahmen dieser Phänomene gemacht, sondern
auch ganze Filme des Tanzes der Polarlichter
produziert.
Selbst bei den Planeten, die uns noch näher
sind, bieten Hubbles Langzeitbeobachtungen
Einsichten in Klima- und Wetterveränderungen,
die uns auf anderem Wege nicht zugänglich sind.
Während des Vorbeiflugs der Raumsonde Mars
Pathfinder am Roten Planeten im Jahr 1997 gab
es keine in der Umlaufbahn des Mars betriebenen
Satelliten, die das Wetter auf dem Mars vorhersagen konnten. So diente Hubble als Meteorologe,
der den Wind und den Staub in der Atmosphäre
erkundete.
Ein Tanz der Polarlichter auf dem Saturn
Wie auf der Erde gibt es auf dem Saturn Polarlichter.
Hubbles Beobachtungen der Polarlichter, die mithilfe
des Spektrometers STIS im ultravioletten Licht
gemacht wurden, sind hier über einen Zeitraum von
vier Tagen zu sehen.
Untersuchung des Marswetters
Diese Aufnahmen zeigen den Mars in den letzten Tagen des Marsfrühlings auf der Nordhalbkugel. Die jährlich wiederkehrende nördliche Polkappe aus gefrorenem
Kohlendioxid (Trockeneis) sublimiert schnell und legt die wesentlich kleinere permanente Polkappe aus Wassereis frei. Es sind auch einige helle Wassereiswolken sichtbar. Die
hellsten Wolken befinden sich in der Umgebung der riesigen Schildvulkane auf dem Tharsis-Plateau (rechts von der Mitte der linken Aufnahme) und in dem riesigen HellasBecken (im unteren Teil der rechten Aufnahme). Aber auch weite Teile der Marstropen sind von einem diffusen Schleier überdeckt.
47
Layout-17.indd 47
11/10/2013 18:19
Jenseits des Sonnensystems
Einige der größten Beiträge zur Planetologie
klar, dass sie etwas beobachtet hatten, das nie
Die Aufnahmen des Planeten Fomalhaut b
lieferte das Weltraumteleskop Hubble auf einem
ein Mensch zuvor gesehen hatte: Protoplanetare
machen nicht viel her. Die Technik der Wis-
Gebiet, das bei Hubbles Planung noch gar nicht
Scheiben aus Gas und Staub – sprich fremde
senschaftler, um das blendende Licht des hell
existierte. Hubbles Entwurf und Konstruktion
Sonnensysteme in ihrer Entstehungsphase!
leuchtenden Muttersterns abzuschirmen, lässt die
gehen auf die 1970er und frühen 1980er Jahre
Aufnahme etwas undurchsichtig wirken. Deutlich
zurück, als das Sonnensystem mit seinen neun
In den Jahren nach dem Start des Weltraumte-
zu erkennen ist zumindest ein Lichtpunkt, der sich
Planeten alles war, was wir kannten. (Pluto
leskops Hubble wurden mithilfe einer Reihe von
zwischen den beiden Beobachtungsreihen auf
betrachtete man damals noch als Planeten.)
Teleskopen die ersten vollständig gebildeten
seiner Bahn weiterbewegt
Planeten außerhalb unseres Sonnensystems
Hubbles erste Beobachtungen des Orionnebels,
entdeckt. Die Entdeckung eines neuen Planeten
Jedoch ist Fomalhaut b eine Ausnahme unter
und zwar noch bevor die erste Servicemission die
war in den 1990er Jahren eine Schlagzeile wert.
Hubbles Beobachtungen von Exoplaneten. Von
Aufnahmequalität des Teleskops entscheidend
Heute werden diese Entdeckungen selten über-
der überwiegenden Mehrheit der Exoplaneten
verbesserte, brachten eine vollkommene Über-
haupt bemerkt, da man aller ein paar Tage neue
gibt es gar keine Bilder, nicht einmal kleine kör-
raschung mit sich. Unter den jungen Sternen,
Planeten entdeckt. Das soll aber nicht heißen,
nige. Die Sterne und ihre Planeten sind einander
die sich in dieser riesigen, hell leuchtenden
dass sich die Exoplanetologie verfahren hat. Von
so nah, dass sie sich auf einer digitalen Fotografie
Sternenwiege gebildet hatten, gab es Sterne
der bloßen Suche nach Exoplaneten sind die
nicht in zwei einzelne Pixel auflösen lassen.
mit einigen sehr seltsamen Merkmalen. Dunkle
Astronomen zu ihrer detaillierten Untersuchung
Scheiben schienen viele dieser neu gebildeten
übergegangen, und Hubble war ihnen dabei
Stattdessen müssen Spektrometer das Licht
Sterne zu umgeben. Den Astronomen, die diese
eines der wichtigsten Werkzeuge.
auftrennen, um die Planeten zu untersuchen.
Beobachtungen ausgeführt hatten, wurde schnell
Von Hubble stammen die ersten direkten Aufnah-
Diese Methode ist besonders in den Fällen
Der Exoplanet Fomalhaut b
men eines Exoplaneten im sichtbaren Licht aus
leistungsstark, bei denen die Umlaufbahn des
Hubbles Aufnahme des Planetensystems um den
zwei Beobachtungsreihen in den Jahren 2004
Planeten von der Erde aus gesehen die Sonnen-
Stern Fomalhaut ist nicht besonders attraktiv. Der
und 2006.
scheibe seines Muttersterns quert. Vergleichbar
Stern selbst befindet sich in der Mitte und wurde
ist dies mit den Sonnendurchgängen von Venus
ausgeblendet. Klar zu erkennen ist ein Ring aus
und Merkur, die wir gelegentlich beobachten.
Schutt und Staub. Darunter verbergen sich ein paar
helle Pixel, die eine Sensation waren, als man sie im
Jahr 2008 veröffentlichte – die erste direkte Aufnahme
eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems im
sichtbaren Licht. Diese Aufnahme ist eine Kombination
aus Aufnahmen aus den Jahren 2004 und 2006. In
dem vergrößerten Ausschnitt ist die Bewegung des
Planeten deutlich zu erkennen.
48
Layout-17.indd 48
11/10/2013 18:19
Eine künstlerische Darstellung des
Planeten Fomalhaut b und seiner mit
Staub gefüllten Umgebung
Obwohl sich dieser Planet, wie alle bis heute
entdeckten Exoplaneten, stark von der Erde
unterscheidet, ist es nur eine Frage der Zeit,
bis ein erdähnlicher Planet gefunden wird.
Layout-17.indd 49
11/10/2013 18:19
Wenn Venus oder Merkur die Sonne queren,
Atmosphären, die hauptsächlich aus Wasser-
sein für die Suche nach den Kennzeichen des
sehen Astronomen eine kleine schwarze Scheibe,
dampf bestehen, und wasserstoffreiche, wie die
Lebens, den Sauerstoff und das Wasser in der
die sich über die große Sonnenscheibe schiebt.
von Jupiter. Es gibt sogar einen Planeten, dessen
Luft. Und sie könnten zumindest eine der größten
Bei entfernten Sternen ist eine solche direkte
Atmosphäre eine kräftig azurblaue Farbe hat.
wissenschaftlichen und philosophischen Fragen
Beobachtung natürlich nicht möglich – der Stern
der Geschichte beantworten: Sind wir allein im
und sein Planet sind für uns nur ein einzelner
Bisher ähnelt noch keiner der entdeckten Pla-
Lichtpunkt. Aber wenn der Planet einen Teil des
neten der Erde. Mit den verfügbaren Techniken
Lichts blockiert und den Stern kurzzeitig etwas
findet man große Planeten und Planeten, die
verdunkelt, gibt es für Hubbles Instrumente eine
ihrem Mutterstern sehr nahe sind, weitaus leichter
Menge Daten aufzunehmen.
– auch wenn Theorien und Computersimulationen
zufolge kleine Gesteinsplaneten wahrscheinlich
Universum?
Hubble spürt einen azurblauen Planeten auf
Diese Illustration zeigt einen Exoplaneten mit dem
unspektakulären Namen HD 189733b – einen
der bestuntersuchten Planeten außerhalb des
Einige der umfassendsten Informationen, die
am verbreitetsten sind. Man hat einige gefunden,
Hubble über E xoplaneten gesammelt hat,
die sich wahrscheinlich in den habitablen Zonen
betreffen ihre Atmosphären. Während ein Planet
ihrer Muttersterne befinden. Das ist der schmale
HD 189733 kreist. Die Atmosphäre des Planeten ist
die Sonnenscheibe seines Muttersterns quert,
Gürtel von Umlaufbahnen, auf denen ein Planet
mit Temperaturen von über 1 000 °Celsius glühend
blockiert er einen Teil des Sternenlichts und lässt
weder zu kalt noch zu heiß ist, um Leben zu
heiß, und von der Seite peitscht es Glaspartikel in
den größten Teil ungehindert in unsere Richtung
beherbergen, wie wir es kennen. Es ist erstaun-
heulenden Winden mit einer Geschwindigkeit von bis
passieren. Ein winziger Bruchteil des Sternen-
lich, aber bis heute gab es noch keine Anzeichen
zu 7 000 Kilometern pro Stunde. Nur 63 Lichtjahre von
lichts durchdringt die Atmosphäre des Planeten,
von Leben außerhalb unseres Heimatplaneten.
uns entfernt, ist diese turbulente fremde Welt einer der
die dann in diesem Licht einen Fingerabdruck
Letztlich ist es nur ein Zahlenspiel. Bei einer
nächsten Exoplaneten der Erde, den man beobachten
ihrer chemischen Eigenschaften hinterlasst.
Auswahl von 200 Milliarden Sternen in unserer
Galaxie, um die man täglich neue Planeten ent-
Mithilfe dieser Methode ist es Wissenschaftlern
deckt, wird es sicher nicht mehr lange dauern,
gelungen, genaue Messungen der Anteile der
bis man einen erdähnlichen Planeten findet.
verschiedenen Gase in Planetenatmosphären
Wenn es soweit ist, werden die von Hubble vor-
vorzunehmen. Die Zusammensetzung der
angetriebenen spektroskopischen Methoden zur
Atmosphären variiert enorm. Es gibt dunstige
Untersuchung von Atmosphären entscheidend
Sonnensystems. HD 189733b ist ein gewaltiger
Gasriese, der sehr eng um seinen Mutterstern
kann, wenn er die Sonnenscheibe seines Sterns quert.
Indem sie den Planeten auf seiner Umlaufbahn vor,
während und nach seinem Verschwinden hinter dem
Mutterstern beobachteten, konnten die Astronomen
schließen, dass HD 189733b ein kräftig azurblauer
Planet ist, der vom Weltraum aus gesehen an die Erde
erinnert.
50
Layout-17.indd 50
11/10/2013 18:20
„Best of“ der protoplanetaren Scheiben
im Orionnebel
Der Orionnebel ist ein benachbartes
riesiges Sternentstehungsgebiet, das so
hell ist, dass man es mit dem bloßen Auge
erkennen kann. Der Orionnebel erscheint
als ein kleiner, milchiger Fleck unterhalb des
Oriongürtels. Hubbles scharfe Optik und
lange Belichtungszeiten enthüllen allerdings
eine Fülle von Farben und Details. So hat
das Weltraumteleskop Hubble bei seinen
Beobachtungen unzählige „Proplyds“, das
heißt protoplanetare Scheiben, entdeckt
– Scheiben aus dunklem Staub, die neu
gebildete Sterne umgeben. Man nimmt an,
dass es sich dabei um Planetensysteme
handelt, die gerade im Entstehen begriffen
sind. In dieser Aufnahme sind sechs dieser
kleinen Flecken herausgestellt.
Layout-17.indd 51
11/10/2013 18:20
Der Planet HD 189733b vor seinem Stern
(künstlerische Darstellung)
Der Planet HD 189733b ist ein blauer Planet, in jeder anderen
Hinsicht hat er aber nichts mit der Erde gemein. Er ist ein riesiger
Gasplanet ähnlich dem Jupiter, aber er befindet sich viel näher
an seinem Mutterstern als jeder Planet im Sonnensystem.
Hubbles Spektralanalysen seiner Atmosphäre im Jahr 2011
haben den Planeten zufällig während eines riesigen Kataklysmus
– einer großen Eruption – erfasst, wobei es sich um eine
extreme Version des Weltraumwetters handelt, das wir auch im
Sonnensystem beobachten. Wenige Stunden, nachdem eine
Eruption auf der Oberfläche des Sterns beobachtet worden
war, begann sich HD 189733b vor die Sonnenscheibe seines
Muttersterns zu schieben. So enthielt das Sternenlicht die
unmissverständliche Signatur der Atmosphäre des Planeten,
die heftig verdampfte. Durch Zufall gelang Hubble damit die
erste Beobachtung einer Veränderung in der Atmosphäre eines
Planeten! Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie dieses
Ereignis für einen Beobachter in einem Raumschiff vor Ort
ausgesehen haben könnte. Die verdampfende Atmosphäre
zeichnet sich vor dem Sternenlicht als dunkle Wolke ab.
Layout-17.indd 52
11/10/2013 18:20
Layout-17.indd 53
11/10/2013 18:20
5
54
Layout-17.indd 54
11/10/2013 18:20
Sterne &
Nebel
Sterne gibt es im Universum überall. Alles Licht am Nachthimmel stammt in irgendeiner Form von den Sternen. Auch
die Milchstraße, unsere Heimatgalaxie, setzt sich aus unzähligen Sternen zusammen. Wissenschaftler schätzen
ihre Zahl auf ungefähr 200 Milliarden, doch niemand hat sie je genau gezählt, und so wird uns ihre Zahl wohl immer
ein Geheimnis bleiben — nicht zuletzt deshalb, weil sie sich fortwährend ändert.
Viele der Objekte, die das Weltraumteleskop Hub-
Gas, Kernschmelzöfen, die Wasserstoff in
glühenden Sternbildungsnebeln bis hin zu ihrem
ble über die Jahre fotografiert hat, sind zu klein
schwere Elemente verwandeln und über weite
Tod als Supernova oder planetarischer Nebel.
oder zu lichtschwach, um sie mit bloßem Auge
Teile des mittleren Bereichs des elektromag­
Auf den Bildern des Weltraumteleskops Hubble
sehen zu können. Ein paar Sterne dagegen sind
netischen Spektrums Strahlung aussenden.
entpuppen sich die scheinbar nichtssagenden
selbst in lichtüberfluteten Großstädten in einer
Lichtpunkte am Nachthimmel als komplexe und
klaren Nacht zu erkennen. Doch kennen wir ihre
Mithilfe der modernen Astronomie ist es
faszinierende Objekte, die dynamisch mit ihrer
Natur wirklich? Sterne sind nicht einfach nur Licht-
gelungen, das Leben und die Lebenszyklen
Umgebung wechselwirken.
punkte, sondern riesige Bälle aus glühendem
von Sternen aufzudecken, von ihrer Geburt in
Sternentstehungsgebiet NGC 3603
Der Sternhaufen NGC 3603 ist einer der
eindrucksvollsten in unserer Galaxis, der Milchstraße.
Man geht davon aus, dass sich die Sterne des
Sternhaufens in den letzten paar Millionen Jahren
gebildet haben. Aus kosmischer Sicht sind sie also
sehr jung. Das rot leuchtende Gas ist ein Überrest
der Wasserstoffwolke, aus der sich die Sterne des
Haufens gebildet haben. Die riesige Lücke im Gas
rechts vom Sternhaufen haben die heißen blauen
Sterne im Zentrum des Sternhaufens geschaffen.
55
Layout-17.indd 55
11/10/2013 18:20
Was sind
Sterne?
Unsere Sonne ist ein gewöhnlicher Stern von
leicht überdurchschnittlicher Größe, der zu einer
Galaxie gehört, die er mit vielen Milliarden anderen Sternen teilt. Mit einem gegenwärtigen Alter
von 5 Milliarden Jahren hat die Sonne ungefähr
die Mitte ihrer erwarteten Lebenszeit erreicht.
Aber wie können wir das wissen?
Das Weltraumteleskop Hubble ist berühmt als
eine Zeitmaschine, mit der man in die entfernte
Vergangenheit des Kosmos zurückschauen
kann, um Ausschau nach Objekten zu halten, die
Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Zeitreisen sind
also in gewisser Weise auch in der Astronomie
möglich.
Sterne sind ziemlich berechenbare und einfache
Objekte. Ein Stern ist ein glühender Gasball,
der vornehmlich aus Wasserstoff besteht. Wenn
der Druck in seinem Inneren ausreicht, um die
Kerne der Wasserstoffatome zu Heliumkernen
zu verschmelzen, werden Licht und Wärme
freigesetzt. Energetisch steckt dahinter derselbe
Prozess, aus dem auch thermonukleare Waffen
ihre beängstigende Kraft beziehen. Während
aber Wasserstoffbomben ihren Brennstoff in
einem Bruchteil einer Sekunde verbrauchen, sind
Sterne so groß, dass sie die Kernfusion Millionen
oder gar Milliarden von Jahren aufrecht erhalten
haben sie eine gewisse Vorstellung von dem
Der wenig bekannte Nebel IRAS 05437+2502
können.
Ausgang ihrer Geschichte. Demnach erwartet
Die komplexen Formen im Nebel IRAS 05437+2502
die Erde ein böses Ende, bei dem unser Planet
belegen, wie Sterne und Nebel miteinander
Da alle Sterne denselben Grundaufbau und
von der Sonne zerstört wird, während sie sich
wechselwirken, auch wenn die genaue Art
eine ähnliche Zusammensetzung haben, lassen
in einen aufgeblasenen Roten Riesen verwan-
dieser Wechselwirkung noch unklar ist. Dieser
sich die Kenntnisse, die man durch Erforschung
delt. Vielleicht werden wenigstens zukünftige
eines Sterns gewonnen hat, leicht auf andere
außerirdische Astronomen für einen Augenblick
anwenden.
lang ihre Freude daran haben. Bringen doch die
Spätstadien sonnenähnlicher Sterne einige der
ungewöhnlich scharfkantige hell leuchtende Bogen
könnte durch die Wechselwirkung eines jungen
Schnellläufersterns mit der ihn umgebenden Gasund Staubwolke entstanden sein. Ein solcher Stern
könnte aus dem entfernten jungen Sternhaufen seiner
Die Menschheit war bei der Geburt der Sonne
verblüffendsten, komplexesten und schönsten
nicht zugegen, und aller Wahrscheinlichkeit
Strukturen hervor, die das Weltraumteleskop
Geschwindigkeit von 200 000 km/h oder mehr durch
nach wird es auch niemand miterleben, wenn
Hubble je beobachtet hat.
den Nebel geschossen sein.
Geburt herauskatapultiert worden und mit einer
die Sonne in 5 bis 10 Milliarden Jahren über die
Umlaufbahn der Erde hinauswächst.
Aber womöglich gehen wir damit hier etwas zu
weit. Interessant ist an den Sternen nicht nur ihr
Inz wischen haben Astronomen unzählige
Tod, so dramatisch er durchaus sein kann. Auch
sonnenähnliche Sterne beobachtet. Dadurch
ihr Leben steckt voller Dramatik.
56
Layout-17.indd 56
11/10/2013 18:21
Lauter Sterne
Unzählige Sterne bevölkern das Universum.
Zu sehen ist hier ein Sternfeld in der
Andromedagalaxie. Aufgrund seiner hohen
Auflösung kann das Weltraumteleskop
Hubble Millionen einzelner Sterne
unterscheiden, selbst in unseren
Nachbargalaxien, wo schwächere Teleskope
nur Nebelwolken erkennen würden. Diese
Aufnahme erfasst unterschiedlichste Sterne,
angefangen von roten (kühlen) Sternen
bis hin zu blauen (sehr heißen) Sternen
und dunkler erscheinenden Flecken aus
Staub. Zufällig zeigt diese Aufnahme auch
den ersten außerhalb unserer Galaxis
beobachteten veränderlichen Cepheiden
V1 (links unten) als einen durchschnittlich
wirkenden Stern.
Layout-17.indd 57
11/10/2013 18:21
Oben links: Die Sonne als ein Roter Riese
In ungefähr 5 bis 10 Milliarden Jahren wird sich die
Zurück zum
Ursprung
Diese von Supernovae erzeugten schweren
Sonne zu einem Roten Riesen (rechts) auf das 250-
Elemente bilden nur einen winzigen Bruchteil der
Fache ihrer gegenwärtigen Größe (der kleine gelbe
Materie im Universum, während den Löwenanteil
immer noch der Wasserstoff und das Helium aus
dem Urknall ausmachen. Obwohl die schwereren
Punkt unten links) aufblähen. Zu diesem Zeitpunkt
wird die Sonne die innersten Planeten, und so auch
die Umlaufbahn der Erde, vereinnahmt haben.
Elemente sehr selten sind, spielten sie bei allen
Das Universum, wie es unmittelbar nach dem
nachfolgenden Runden der Sternentstehung eine
Oben Rechts: Die Asche der ersten Sterne
Urknall existierte, unterschied sich chemisch stark
wichtige Rolle. Auch die Gestalt des Universums,
Eine künstlerische Darstellung eines Quasars, eines
von dem Universum, das wir heute beobachten.
wie wir es heute beobachten, wurde durch sie
durch ein schwarzes Loch getriebenen, hellen und
Es existierten nur Wasserstoff, etwas Helium
maßgeblich geprägt.
energiegeladenen Phänomens, wie es im frühen
Universum vorkam. Das Weltraumteleskop Hubble
und eine Spur Lithium; nur diese drei Elemente
bildeten das Rohmaterial der ersten Sterne. Diese
Die Sterne dieser ersten Generation waren
beobachtete das Licht dreier Quasare, das sie
frühen, massereichen Sterne verschmolzen Was-
alle sehr groß und brannten sich innerhalb von
weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall
serstoffkerne zu weiterem Helium. Als sich ihre
ein paar Millionen Jahren aus. Doch hat ihre
Wasserstoffvorräte erschöpften, gingen sie dazu
Asche die Bildung späterer Sterne in ziemlich
über, Heliumkerne zu allen anderen Elementen
fundamentaler Weise beeinflusst. Insbesondere
des Periodensystems bis hin zum Eisen zu
ermöglichten die Spuren der schwereren Ele-
verschmelzen. Jeder weitere Fusionslauf setzte
mente aus den früheren Sterngenerationen die
Generation direkt zu beobachten, und daher
weniger Energie frei, bis schließlich die im Inneren
Entstehung viel kleinerer Sterne. Und weil kleinere
wissen wir nur sehr wenig über sie. Vielleicht wird
des frühen Sterns produzierte Energie nicht mehr
Sterne länger leben, bleibt ihnen genug Zeit, um
es zukünftigen Teleskopen wie dem Weltraumte-
ausreichte, um seine Schwerkraft auszugleichen;
Planetensysteme auszubilden; zumindest einem
leskop James Webb gelingen, einen verschwom-
der Stern fiel zunächst in sich zusammen, bevor
von ihnen ist es dabei sogar gelungen, Leben
menen flüchtigen Blick auf das Licht der ersten
er schließlich als Supernova explodierte. Bei
hervorzubringen.
Sterne zu werfen, wenn sie durch die Weite des
dieser Riesenexplosion wurden sowohl die im
aussandten. Darin fand sich die chemische Signatur
von Eisen – Eisen, das in der allerersten Generation
von Sternen gebildet wurde.
Raums in die hintersten Ecken des Universums
Kernschmelzofen erzeugten Elemente verteilt als
Aufgrund der Größe und Kurzlebigkeit dieser
spähen. Die nächste Etappe in der kosmischen
auch neue, noch schwerere Elemente im darauf
ersten Sterne hatten Astronomen noch nie
Geschichte lässt sich dagegen überall um uns
folgenden Inferno erzeugt.
die Möglichkeit, einen Stern aus der ersten
herum beobachten.
58
Layout-17.indd 58
11/10/2013 18:21
Sternentstehungsgebiet Sh 2-106
Sh 2-106, ein kompaktes
Sternentstehungsgebiet, das vom
Weltraumteleskop Hubble und dem
japanischen Teleskop Subaru aufgenommen
wurde. In der Mitte des Bildes versteckt sich
ein junger Stern namens S 106 IR hinter
einer Staubwolke, aber das Material, das
er ausstößt, verwirbelt das umgebende
Gas, sodass es eine Uhrglasform annimmt,
und seine starke Strahlung lässt den Nebel
leuchten.
Layout-17.indd 59
11/10/2013 18:22
Jet im Herbig-Haro-Objekt 110
Aus kosmischer Sicht sind junge Sterne so
unausgeglichen wie ein müdes Kleinkind!
Herbig-Haro-Objekte sind Gebilde, die
von jungen Sternen ausgestoßen wurden.
Anders als die meisten astronomischen
Phänomene, die sich quasi unmerklich
entwickeln, zeigen sich auf Bildern von
Herbig-Haro-Objekten, die im Abstand von
ein paar Jahren aufgenommen wurden,
merkliche Veränderungen.
Layout-17.indd 60
11/10/2013 18:22
Babysterne
Sterne entstehen in Gaswolken, die hauptsächlich
wahrzunehmen. In Amateurteleskopen erschei-
und dem interstellaren Material. Sie zeigen, wie
aus Wasserstoff bestehen, aber auch Spuren
nen Nebel daher oft eher grün als pink, obwohl
sich schnell und langsam bewegendes Material
anderer Elemente enthalten, die in früheren
dort Sauerstoff nur in geringen Mengen vorliegt.)
ähnlich den Verkehrswellen auf einer Straße türmt.
Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft ballen sich die
Schon seit Jahrhunderten kennt man diese Stern-
Noch erstaunlicher ist, dass Wissenschaftler
Wolken langsam zusammen, bis sie schließlich zu
bildungsnebel, darunter benachbarte und helle
innerhalb der zwei Jahrzehnte währenden Beob-
Gasbällen kollabieren. Ist der Gasball hinreichend
Nebel wie der Orionnebel und der Carinanebel,
achtungszeit der Herbig-Haro-Objekte durch
groß, setzt der Druck im Inneren des Gasballs die
deren Namen wohl allgemein geläufig sind. Aller-
das Weltraumteleskop Hubble sogar zusehen
Kernfusion in Gang, und ein Stern ist geboren.
dings zeigte sich auf Hubbles hochauflösenden
konnten, wie sich diese Objekte bewegen.
Reicht seine Größe dazu nicht aus, wird der
Bildern, dass uns bisher wohl manche Dinge
warme Gasball zu einem braunen Zwerg, einem
dennoch verborgen geblieben sind.
Sterngenerationen gebildet wurden. Unter dem
verunglückten Stern.
Die meisten Phänomene in der Astronomie
laufen auf Zeitskalen ab, die viel zu lang sind,
Zu diesen verborgenen Geheimnissen zählen die
um die Entwicklung des Phänomens innerhalb
In den ersten Lebensjahren eines Sterns sind
schwarzen Scheiben, die junge Sterne umge-
der Lebenszeit eines Menschen beobachten zu
seine Wechselwirkungen mit der ihn umgeben-
ben und auf ein entstehendes Planetensystem
können. Galaxien rotieren, für eine volle Umdre-
den Gaswolke vielfältig. Sternwinde höhlen die
hindeuten.
hung brauchen sie allerdings hunderte Millionen
Wolke aus. Geysierartige Gasströme, sogenannte
Jahre. Genauso bewegen sich alle Sterne am
Jets, schießen aus der Oberfläche des Sterns
Ein anderes Geheimnis ist die Natur der soge-
Nachthimmel, dies aber mit Geschwindigkeiten,
und bringen in der umgebenden Materie Riffel
nannten Jets, die junge Sterne an ihren Polen
die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind.
und Bugwellen hervor. Die von dem Stern aus-
ausstoßen. Man nennt sie Herbig-Haro-Objekte
Auch Sternhaufen drehen sich, aber wieder ist
gehende starke Strahlung regt die Gaswolke an
nach den beiden Wissenschaftlern, die ihre
ihre Bewegung so langsam, dass detaillierte
und erhellt sie effektvoll wie eine Leuchtreklame.
Natur in den 1950er Jahren untersuchten.
Langzeitmessungen notwendig sind, um über-
Diese jungen Sterne haben sich als wesentlich
haupt eine Veränderung feststellen zu können.
Bei Anregung leuchten verschiedene Elemente in
komplexer erwiesen als ursprünglich gedacht.
verschiedenen Farben. So leuchten Neonlampen
Hubbles Bilder bieten eine sehr hohe Auflösung,
Bei Herbig-Haro-Objekten ist das anders. Sie
rot, Natriumstraßenlaternen hingegen orange.
die Strukturen in den Jets erkennbar macht. Sie
sind kleiner als Galaxien und nicht so weit von
Sternentstehungsgebiete enthalten hauptsäch-
deuten darauf hin, dass Jets nicht in gleichmä-
der Erde entfernt. Ihre Bewegung lässt sich daher
lich Wasserstoff, der in einem charakteristischen
ßigen Strömen freigesetzt werden, sondern in
leichter feststellen. Darüber hinaus bewegen sich
pink-roten Farbton leuchtet, und etwas Sauerstoff,
aufeinanderfolgenden Eruptionen. Dies lässt ver-
die Jets äußerst schnell. Aufgrund dieser Tatsa-
der grün leuchtet. Spuren anderer Elemente
muten, dass die Jets durch neue Materie gespeist
chen konnten Wissenschaftler Filme erstellen, die
ergänzen die kosmische Wasserlandschaft.
werden, die periodisch auf die Oberfläche des
zeigen, wie sich Jets von ihrem Ursprungsstern
(Das menschliche Auge hat die Eigenart, bei
Sterns herabstürzt. Hubbles Bilder offenbaren
wegbewegen.
schwachen Lichtbedingungen grün besser
auch die Wechselwirkung zwischen dem Jet
Nahaufnahmen des Sternjets im
Herbig-Haro-Objekt 34
Diese Zeitrafferaufnahmen zeigen, wie sich ein
heller, klumpiger Jet, der von einem jungen Stern
ausgestoßen wurde, mit der Zeit entwickelt. Der
Jet namens Herbig-Haro-Objekt 34 ist ein Hinweis
auf die Geburt eines Sterns. Einige helle Gebiete
in den Klumpen markieren, wo Material mit rund
700 000 Kilometern pro Stunde auf andere Gebiete
des Materials auftrifft, die sich dabei aufheizen und
leuchten.
61
Layout-17.indd 61
11/10/2013 18:22
Sternenwiege in der Kleinen
Magellanschen Wolke
Das Sternbildungsgebiet LHA 115N90 enthält im Zentrum eine verstreute
Ansammlung von neu geborenen,
hellen, blauen Sternen. Die von diesen
Sternen ausgehende energiereiche
Strahlung regt das Gas zum Leuchten
an und bläst es fort. Im Zentrum gibt es
daher nun kaum noch Gas.
Layout-17.indd 62
11/10/2013 18:22
Supernova!
Die vom Weltraumteleskop Hubble aufgenommene
Supernova 1994D (unten links) in der Galaxie
NGC 4526.
Lebe schnell
und stirb jung
ultravioletten Bereich des Lichts, was die Nebel,
Supernova 1987A
in denen sie leben, zum Leuchten anregt. Ihre
Vieles von dem, was Wissenschaftler heute über
Oberflächentemperaturen liegen weit über der
Supernovae wissen, haben sie von der Supernova
Oberflächentemperatur der Sonne von 5 000 ºC.
1987A gelernt, die hier in einer Aufnahme des
Damit leuchten sie also in einem hellen Blau und
Weltraumteleskops Hubble aus dem Jahr 2003
Sternenwiegen wie der Orionnebel bestehen nicht
Gelb, in dem die meisten Sterne der Galaxie
ewig. Die von den neuen Sternen freigesetzte
erscheinen.
nicht in dem Rot, dem Orange und dem blassen
Energie löst die Gaswolke letztlich auf. Sehr
zu sehen ist. Die Ringe um das Explosionsgebiet
wurden noch vor der finalen Explosion des Sterns
ausgestoßen. In den Jahren seit 1987 hat sich die
Schockwelle der Explosion ausgebreitet. Inzwischen
ist sie auf den innersten Ring gestoßen, den sie
große Sterne, die eine kurze Lebenszeit haben
Nachdem sie ihren Brennstoffvorrat gleichsam in
und als Supernova enden, blasen Lücken in das
einem kosmischen Wimpernschlag aufgebraucht
weißen Objekte, die mit dem Ring überlappen, sind
Gas, was wiederum in der Umgebung die Bildung
haben, explodieren diese Riesensterne bald als
unbeteiligte Sterne im Vordergrund.
neuer Sterne begünstigt. Ein Großteil des Gases
Supernova; die nach innen gerichtete Schwerkraft
kollabiert schließlich in neuen Sternen, ein ande-
überwindet schnell den Strahlungsdruck, der die
rer Teil des Gases wird weggeblasen. Übrig bleibt
äußeren Schichten des Sterns trägt. Der Stern fällt
vieles gelehrt, was sie heute über diese gewalti-
am Ende nur ein lockerer offener Sternhaufen, der
dann in sich zusammen, wobei er gewaltige Ener-
gen Ereignisse wissen.
kaum Gas enthält.
giemengen freisetzt. Kurzzeitig überstrahlt diese
nun zum Leuchten anregt. Die beiden hellen
katastrophale Explosion den übrigen Teil der
Obwohl sich die erste Explosion des Sterns noch
Zu diesem Zeitpunkt werden die massereichsten
Galaxie. Solche Ereignisse sind vergleichsweise
vor dem Start des Weltraumteleskops Hubble
Sterne in dem Gebiet mit Lebenszeiten von nur
selten, da diese Riesensterne nur einen winzigen
ereignete, spielte Hubble eine wesentliche Rolle
ein paar Millionen Jahren bereits verloschen
Bruchteil der Sterne im Universum ausmachen. In
bei der Untersuchung der Supernovaeffekte in
sein. Diese Riesensterne leben ein kurzes, aber
einer typischen Galaxie ist nur alle Jahrzehnte mit
den beiden darauffolgenden Dekaden, denn die
heftiges Leben, bei dem sie ihren Brennstoffvor-
einer dieser Explosionen zu rechnen.
von dem explodierenden Stern ausgestoßenen
rat derart ungestüm verbrennen, dass er schon
Überreste haben sich inzwischen ausgedehnt.
nach wenigen Millionen Jahren verbraucht ist,
Die erdnächste und am besten untersuchte
während ihre kleineren Nachbarn noch in ihren
Supernova seit der Erfindung des Teleskops
Die letzten Jahre im Leben eines Sterns können
Kinderschuhen stecken. Sie leuchten hell,
im 16. Jahrhundert fand 1987 in der Großen
turbulent sein, schon bevor der Stern schließlich
und das nicht nur im Bereich des sichtbaren
Magellanschen Wolke statt. Die unter Supernova
explodiert. Der Vorläuferstern der Supernova
Lichts, sondern auch im noch energiereicheren
1987A katalogisierte Explosion hat Astronomen
1987A hatte bereits vor seiner finalen Explosion
63
Layout-17.indd 63
11/10/2013 18:22
einen großen Teil seines Gases ausgestoßen. In
Entfernung beinah so hell wie Sirius. Bis heute
Eta Carinae — kurz vor der Explosion
den Jahren seit seinem Start hat sich das Welt-
ändert der Stern fortwährend seine Helligkeit,
Gewaltige Gasflügel umgeben den instabilen Stern
raumteleskop Hubble regelmäßig der Supernova
wobei diese das Maximum aus dem Jahr 1843
Eta Carinae. Das Gas wurde während eines den Stern
1987A zugewandt, um sie zu überwachen. Dabei
nie wieder auch nur annähernd erreichte.
beinahe vernichtenden Ereignisses im 19. Jahrhundert
ausgestoßen, bei dem dieser fast als Supernova
konnte Hubble beobachten, wie die Überreste der
Supernovaexplosion auf das ältere Gas stießen
Die plötzliche Helligkeitsänderung von Eta
und es zum Leuchten anregten, sodass es wie
Carinae verwunderte die Astronomen des 19.
ein Ring aus Edelsteinen wirkt.
Jahrhunderts, doch die weite Entfernung des
explodiert wäre.
Sterns machte es ihnen unmöglich, eindeutig
Ein anderer Riesenstern, den das Weltraumteles-
zu erkennen, was vor sich ging. Heute wissen
kop Hubble in seinem Endstadium beobachtet
wir, dass sie Zeuge eines den Stern beinah ver-
darauffolgenden Jahren ausgedehnt, sodass sie
hat, ist Eta Carinae. Das ist ein Stern mit ungefähr
nichtenden Ereignisses wurden, bei dem er fast
eine hell leuchtende Hantel bilden.
100 Sonnenmassen im Sternentstehungsgebiet
als Supernova explodiert wäre, sich dann aber
des Carinanebels.
irgendwie stabilisierte, bevor er sich komplett in
Der Stern Eta Carinae mag das Jahr 1843 über-
Stücke gerissen hätte.
lebt haben, ewig wird ihm das entgegen aller
Anfang des 19. Jahrhunderts war Eta Carinae
Wahrscheinlichkeit nicht gelingen. Der Stern ist
ein schwacher und unscheinbarer Stern am
Eineinhalb Jahrhunderte nach der fehlgeschla-
immer noch instabil und kann sich jederzeit auf-
Nachthimmel. Mit den Jahren wurde er aber
genen Explosion richtete das Weltraumteleskop
blähen. Wenn es soweit ist, wird das Feuerwerk
zunehmend heller. Im Jahr 1843 war er sogar
Hubble seinen Spiegel auf den Stern und
von der Erde aus gesehen unglaublich sein – die
der absolut hellste Stern am Nachthimmel,
begutachtete die Trümmer. Die 1843 ausgesto-
hellste jemals beobachtete Supernova ging von
erschien er doch trotz seiner fast tausendfachen
ßenen gewaltigen Gasflügel hatten sich in den
einem Stern dieses Typs aus.
64
Layout-17.indd 64
11/10/2013 18:22
Überrest einer Supernova
Supernovae verschwinden nicht über Nacht.
Diese Gasfetzen nennt man B0519-69.0
oder kurz SNR 0519. Die dünnen, blutroten
Hüllen sind in Wirklichkeit die Überreste
einer gewaltigen Explosion, in der ein
instabiler Vorläuferstern vor rund 600 Jahren
explodierte.
Layout-17.indd 65
11/10/2013 18:22
Layout-17.indd 66
11/10/2013 18:23
Ein Panorama des Carinanebels
Der majestätische Carinanebel ist die
Heimat vieler neugeborener Sterne, darunter
mindestens einer, der sich kurz vor seinem
Lebensende befindet. Eta Carinae, ein
Supernovakandidat in naher Zukunft, ist
auf der linken Seite der Aufnahme als ein
intensiv leuchtender Stern zu erkennen.
Layout-17.indd 67
11/10/2013 18:24
Unsterbliche Sterne
Obgleich die größten Sterne die gewaltigsten
Selbst wenn sich herausstellt, dass sie Leben
Ereignisse auslösen und daher bei der Ent-
hervorgebracht haben, würden diese Planeten
wicklung des Universums eine überproportional
allerdings ziemlich alienhaft auf uns wirken.
bedeutende Rolle spielen, unterscheiden sie
Rote Zwerge sind lichtschwach und kalt, sodass
sich stark von der großen Mehrheit der Sterne
die habitable Zone bzw. Lebenszone – also
im Universum.
der Abstandsbereich, in dem sich ein Planet
befinden muss, um Leben erhalten zu können,
Rote Zwerge sind Sterne, die wesentlich kleiner
ohne dass es verbrennt oder erfriert – viel näher
und kühler sind als die Sonne, ganz zu schwei-
an der Oberfläche des Sterns liegt als die Erde
gen von Eta Carinae. Sie bilden die Mehrheit
an der Sonne. Als eine wahrscheinliche Folge
der Sterne im Universum; im Grunde sind sie
davon hätte der Planet keinen Tag-und-Nacht-
unsterblich. Die Geschwindigkeit, mit der sie
Rhythmus. Wegen der Gezeitenwirkung zwischen
ihren Kernbrennstoff verbrauchen, ist so gering,
zwei Körpern, die sich eng umkreisen, würde der
dass sie trotz ihres geringeren Gasvorrats eine
Planet seinem Mutterstern vermutlich immer die-
Lebenserwartung haben, die das gegenwärtige
selbe Seite zuwenden, so ähnlich wie der Mond
Alter des Universums übersteigt.
der Erde immer dasselbe Gesicht zeigt. Und dies
würde wiederum bedeuten, dass eine Halbkugel
Rote Zwerge sind überraschend lichtschwach.
im ewigen Sonnenlicht und die andere in ewiger
Proxima Centauri, der nur knapp über 4 Lichtjahre
Nacht baden würde.
Proxima Centauri, unser nächster Nachbar
entfernte erdnächste Stern, ist ein roter Zwerg.
Durch das Weltraumteleskop Hubble betrachtet,
Trotz seiner Nachbarschaft ist er zu lichtschwach,
Jüngste Beobachtungen an diesen Sternen
erscheint Proxima Centauri als ein heller Stern,
um ihn mit bloßem Auge ausfindig machen zu
haben einige Zweifel daran aufkommen lassen,
wie man es von dem sonnennächsten Stern
können, selbst in der dunkelsten Nacht. Er hat
ob Rote Zwerge tatsächlich so vielversprechende
erwarten würde. Für das bloße Auge ist er hingegen
ungefähr ein Achtel der Sonnenmasse, aber er
Umgebungen für lebensfreundliche Planeten
ist noch dunkler als es seine zierliche Gestalt
sind. Beobachtungen von Hunderttausenden
ohnehin schon vermuten lässt: Proxima Centauri
Roten Zwergen durch das Weltraumteleskop
strahlt weniger als 1% der Strahlungsmenge ab,
Hubble haben gezeigt, dass sie zum Ausstoß
die von der Sonne ausgeht.
energiereicher Flares (chromosphärischer Erupti-
vollkommen unsichtbar. Rote Zwerge wie Proxima
Centauri sind verglichen mit größeren Sternen extrem
lichtschwach, aber sie bilden die Mehrheit der Sterne
der Milchstraße.
onen) neigen, welche die Atmosphären der sie
Dunkel und unveränderlich – klingt, als wären
umkreisenden Planeten zerstören könnten.
Rote Zwerge etwas langweilig. Viele Astronomen
würden dem jedoch widersprechen. So könnten
diese Sterne Planeten mit lebensfreundlichen
Bedingungen beherbergen.
68
Layout-17.indd 68
11/10/2013 18:24
Sternhaufen
Sternhaufen zählen zu den optisch reizvollsten
und astrophysikalisch faszinierendsten Objekten
am Sternenhimmel. Da alle Sterne des Haufens
aus derselben Gas- und Staubwolke entstanden
sind, haben sie ein ähnliches Alter und eine
ähnliche chemische Zusammensetzung. Dies
macht sie zu idealen Forschungslaboren für die
Untersuchung der Entwicklung von Sternen.
35-mm Kamera
Digitized Sky Survey 2
MPG/ESO 2,2-Meter-Teleskop
VLT
Generell existieren zwei Arten von Sternhaufen:
die offenen bzw. galaktischen Sternhaufen und
die Kugelsternhaufen. Offene Sternhaufen enthalten in der Regel ein paar Tausend Sterne, die
durch die Schwerkraft locker zusammengehalten
werden. Es scheint so zu sein, dass die meisten
Sterne, so auch die Sonne, in offenen Sternhaufen entstanden sind.
Kugelsternhaufen sind dagegen riesige kugelförmige Gebilde mit Zehntausenden Sternen, die um
unsere Galaxis oder andere Galaxien kreisen.
Aufgrund seiner scharfen Sehkraft und seiner
hohen Empfindlichkeit ist das Weltraumteleskop
Hubble geradezu für die Untersuchung von Sternen in Haufen sowohl in der Milchstraße als auch
in benachbarten Galaxien geschaffen. In Kugel­
sternhaufen, wo es so viele Sterne gibt, dass sie
in den Bildern fast verschmelzen, ist Hubble in der
Lage, ihr Licht einzeln zu messen und sogar die
allerschwächsten Sterne im Haufen zu erkennen.
Hubble
Hineinzoomen in einen offenen Sternhaufen
Der Kappa-Crucis-Haufen, auch als NGC 4755 oder einfach Herschels Schmuckkästchen bekannt, ist gerade
hell genug, um ihn mit bloßem Auge erkennen zu können. Aufgrund seiner auffälligen Farbkontraste zwischen
hellblauen und orangefarbenen Sternen erinnert er an ein exotisches Schmuckstück.
69
Layout-17.indd 69
11/10/2013 18:24
Layout-17.indd 70
11/10/2013 18:24
Der Pferdekopf
Der Pferdekopfnebel, auch als Barnard
33 bekannt, erhebt sich wie ein
überdimensionales Seepferdchen aus
den turbulenten Wellen aus Staub und
Gas. Die Aufnahme zeigt die Region im
infraroten Licht, das längere Wellenlängen
hat als sichtbares Licht und so den Staub
durchdringen kann, der sonst die inneren
Regionen verhüllt. Es offenbart sich
eine recht himmlische und zerbrechlich
wirkende Struktur aus zarten Gasfalten -eine Erscheinung, die sich stark von dem
Aussehen des Nebels im sichtbaren Licht
unterscheidet.
Layout-17.indd 71
11/10/2013 18:24
NGC 6611 im Adlernebel
Diese Ansammlung von schillernden
Sternen hat die Bezeichnung NGC 6611
und ist ein offener Sternhaufen, der sich
vor etwa 5,5 Millionen Jahren gebildet hat.
Er befindet sich ungefähr 6 500 Lichtjahre
von der Erde entfernt und ist ein sehr
junger Sternhaufen, der viele heiße blaue
Sterne enthält. Sie strahlen auch stark im
Ultravioletten, was den sie umgebenden
Nebel hell leuchten lässt.
Layout-17.indd 72
11/10/2013 18:24
Die Zukunft
der Sonne
verschluckt und die Erde wird vernichtet, während
Der Kugelsternhaufen NGC 6388
die Sonne zu einem Roten Riesen mutiert. Der
Diese Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble
sterbende Stern beginnt dann, seine äußeren
zeigt NGC 6388, einen Kugelsternhaufen mittleren
Schichten abzustoßen, zunächst als Gashülle,
Alters in unserer Milchstraße. Der Sternhaufen bildete
später als eine dichte Wolke, welche die Sicht
sich in weit entfernter Vergangenheit und ist über 10
auf den Stern größtenteils versperrt. Diese kurze
Milliarden Jahre alt.
Sonnenähnliche Sterne, die größer als die über-
Etappe in der Sternentwicklung lässt sich ziem-
wiegende Mehrheit der Sterne, aber viel kleiner
lich schwer beobachten, da die Wolke an sich
als die größten Riesensterne sind, haben eine
kein sichtbares Licht aussendet – sie reflektiert
Leuchtreklame leuchtet – was im Wesentlichen
vielfältige Lebenszeit. Nachdem sie den Kinder-
das Sternenlicht und schimmert schwach im
auf denselben Prozess zurückzuführen ist, der
schuhen entwachsen sind, verbringen sie einige
Infraroten. Trotzdem hat das Weltraumteleskop
auch Sternbildungsnebel zum Leuchten bringt,
Milliarden Jahre in einem recht ereignislosen
Hubble viele Aufnahmen dieser Objekte gemacht,
wenn auch auf einer viel kleineren Skala. An
stellaren Erwachsenendasein, bei dem sie kon-
die man auch als protoplanetarische Nebel
dieser Stelle wird aus dem dunklen protoplane-
tinuierlich Wasserstoff zu Helium verschmelzen.
bezeichnet.
tarischen Nebel ein planetarischer Nebel mit einer
Gegen Ende ihres Lebens werden die Dinge dann
interessanter.
eindrucksvollen, hell leuchtenden Struktur. Auch
Alles, was von dem Stern übrig bleibt, nachdem
von diesen Objekten hat das Weltraumteleskop
er seine äußeren Schichten abgestoßen hat,
Hubble über die Jahre zahlreiche Aufnahmen
Zuerst blähen sie sich auf und werden etwas
ist der kleine, heiße Kern. Nach nur ein paar
gemacht, die belegen, dass es sich bei ihnen
kälter. Wenn dies mit unserer Sonne passiert,
tausend Jahren heizt sich dieser auf und regt
um einige der faszinierendsten und schönsten
werden die inneren Planeten Merkur und Venus
das abgestoßene Gas an, sodass es wie eine
Objekte des Nachthimmels handelt.
73
Layout-17.indd 73
11/10/2013 18:25
Aber Moment. Planetarischer Nebel? Was hat
Hubble, zeigt, dass planetarische Nebel nicht
Ein einzigartiger Nebel
dieses Gebilde mit Planeten zu tun?
immer so grün sind und ihre Form oft weit von
Die außergewöhnliche Spiralform links von dem
einer Kugelform entfernt ist; trotzdem ist der ver-
hellen Stern in dieser Aufnahme umgibt einen
Überhaupt nichts. In Wirklichkeit ist der Name
wirrende Name irgendwie in den Köpfen hängen
sonnenähnlichen Stern, der allerdings in seiner
ein Relikt aus den Tagen der ersten Teleskope.
geblieben.
Lebenszeit schon weiter fortgeschritten ist als die
Planetarische Nebel sind ziemlich hell, und einige
Sonne und dem langsam der Brennstoff ausgeht.
Wenn Sterne ihre äußeren Schichten abstoßen, bilden
von ihnen lassen sich schon mit einfachsten
Über einen Zeitraum von Tausenden von Jahren
Teleskopen beobachten. Da sie typischerweise
verschwindet der planetarische Nebel allmählich
einen grünlichen Farbton haben und in einem
und löst sich im Raum auf. Zurück bleibt ein winzi-
kleinen Teleskop nahezu kugelförmig erscheinen,
ger, dichter, toter Überrest des alten Sterns – ein
dachten die Astronomen früher, dass sie den
sogenannter Weißer Zwerg. In Weißen Zwergen
er sich erst am Anfang seines Todeskampfes befindet.
äußeren Gasplaneten des Sonnensystems ähneln
laufen keine Kernreaktionen mehr ab, obgleich
Aber mit der Zeit wird die expandierende Wolke
wie Uranus und Neptun.
sie nur sehr langsam abkühlen und für viele Milli-
anfangen zu leuchten.
sie eine Vielzahl interessanter Formen – hier hat
vermutlich ein kleinerer Begleitstern das Gas und den
Staub in eine Spiralform gezogen. Der sterbende Stern
ist gegenwärtig noch hinter dem Staub versteckt, da
arden Jahre äußerst heiß bleiben können. Dies ist
Die hochauflösende Bildgebung mithilfe komple-
das endgültige Schicksal der Sonne in der fernen
xerer Teleskope, darunter das Weltraumteleskop
Zukunft von mehr als 5 Milliarden Jahren.
74
Layout-17.indd 74
11/10/2013 18:25
Planetarische Nebel
Planetarische Nebel kommen in einer Vielfalt
von Formen, Größen und Farben vor.
Layout-17.indd 75
11/10/2013 18:25
Auch größere Sterne hinterlassen dichte Über-
kleinerer Riesensterne, die Neutronensterne. Sie
Ein Roter Riese macht eine Blase
reste, obgleich sie ihr Leben nicht als planeta-
gibt es in verschiedenen Arten, darunter Magne-
Rote Riesen werfen auch einen Teil ihrer äußeren
rischer Nebel beenden, sondern vielmehr als
tare (Neutronensterne mit unglaublich starken
Schichten aus Gas ab. U Camelopardalis ist ein Roter
Supernova. Aber selbst die Kraft dieser Explosion
Magnetfeldern) und Pulsare (Neutronensterne,
Riese, der sich dem Ende seines Lebens nähert.
reicht nicht aus, um die gesamte Materie des
die unglaublich schnell rotieren und dabei wie
Da ihm die Brennstoffvorräte ausgehen, beginnt er
alten Sterns im Raum zu verteilen. Die Überreste
ein Himmelsleuchtturm blinken). Der Krebs-
von Supernovae fallen in zwei Kategorien: Neut-
nebel, eine Gaswolke, die ein Stern bei seiner
ronensterne und Schwarze Löcher.
Supernovaexplosion im Jahr 1054 ausgestoßen
hat, enthält in seinem Kern einen Pulsar, der sich
Schwarze Löcher bleiben übrig, wenn die
mehr als 30 Mal pro Sekunde dreht. Obwohl der
allergrößten Sterne explodieren. Diese faszinie-
Krebsnebel seit dem 18. Jahrhundert bekannt
renden, exotischen Objekte sind so dicht, dass
ist (aufgrund seiner Helligkeit und Größe lässt
ihre Schwerkraft sogar das Licht bezwingt, und
er sich mit einfachen Teleskopen beobachten,
so sieht man sie im Wesentlichen als ein Loch
wenn auch nicht mit dem bloßen Auge), musste
in Raum und Zeit, dem nichts entkommt. Den
der winzige Pulsar weitere 200 Jahre auf seine
Schwarzen Löchern widmet sich Kapitel 7 im
Entdeckung warten.
Detail.
instabil zu werden. Aller paar tausend Jahre stößt
er eine nahezu kugelförmige Gashülle ab, da eine
Heliumschicht um seinen Kern zu verschmelzen
beginnt. Das bei der letzten Eruption des Sterns
ausgestoßene Gas ist in diesem Bild als eine
lichtschwache Gasblase um den Stern deutlich zu
erkennen.
gesamte Nebel hell leuchtet und komplex ist,
bleibt der Neutronenstern, der einzige Überrest
Ein Blick auf das vom Weltraumteleskop Hubble
des Sterns, dessen Explosion den Nebel her-
Eine etwas geringere Dichte als Schwarze Löcher
aufgenommene hochaufgelöste Bild des Krebs-
vorgebracht hat, kaum sichtbar als ein winziger
haben die Überreste aus der Explosion etwas
nebels offenbart leicht den Grund. Während der
Lichtpunkt in der Mitte des Nebels versteckt.
76
Layout-17.indd 76
11/10/2013 18:25
Der Krebsnebel
Der Krebsnebel ist ein riesiges Trümmerfeld,
das eine Supernova hinterlassen hat, die im
Jahr 1054 von chinesischen Astronomen
beobachtet wurde. In seinem Zentrum
befindet sich ein Neutronenstern, der dichte,
tote, kollabierte Kern des Sterns, der in der
Explosion starb.
Layout-17.indd 77
11/10/2013 18:25
Junge Sterne formen das Gas durch
kraftvolle Ausstöße
Eine Strahlungsflut von den heißen Sternen
im Sternhaufen NGC 346 in der Mitte dieser
Hubble-Aufnahme frisst sich durch die sie
umgebenden dichteren Gebiete. Dabei
entsteht ein fantastisches Gebilde aus Staub
und Gas.
Layout-17.indd 78
11/10/2013 18:25
“Mystische Berge” im Carinanebel
Diese turbulenten kosmischen Gipfel
liegen in einer stürmischen kosmischen
Sternenwiege im Carinanebel.
Layout-17.indd 79
11/10/2013 18:25
RS Puppis und sein Lichtecho
RS Puppis ist eine Art eines veränderlichen
Sterns, ein sogenannter veränderlicher
Cepheid. Seine stellaren Pulse haben
ein atemberaubendes Beispiel für ein
Phänomen erzeugt, das man als Lichtecho
bezeichnet. Das Licht scheint dabei durch
das dunkle Umfeld des Sterns zu hallen.
Layout-17.indd 80
11/10/2013 18:25
V838 Monocerotis
Diese Aufnahme zeigt ein sich
ausbreitendes Lichtecho um V838
Monocerotis. Erleuchtet wird der interstellare
Staub durch einen Roten Superriesen im
Zentrum, der im Jahr 2002 einen blitzartigen
Lichtpuls aussandte.
Layout-17.indd 81
11/10/2013 18:25
Layout-17.indd 82
11/10/2013 18:26
Mammutsterne im Carinanebel
Die Aufnahme zeigt die beiden riesigen
Sterne WR 25 und Tr16-244, die im
offenen Sternhaufen Trumpler 16 im
Carinanebel liegen.
Layout-17.indd 83
11/10/2013 18:26
6
Messier 106, eine Galaxie mit
einem Geheimnis
Diese Galaxie hat ein aufsehenerregendes
Merkmal: Anstelle von zwei Spiralarmen
scheint sie vier zu besitzen. Anders als
ihre beiden gewöhnlichen Spiralarme
bestehen die zwei zusätzlichen Arme nicht
aus Sternen, sondern aus heißem Gas.
Verantwortlich für diese Besonderheit ist
wahrscheinlich das Schwarze Loch im
Herzen von Messier 106.
Layout-17.indd 84
11/10/2013 18:26
Galaxien
Treten Sie in einer dunklen Nacht weit entfernt von den lichtüberfluteten Großstädten ins Freie, und der Himmel ist
nicht nur von Sternen übersät. Von einem Horizont zum anderen wölbt sich über Ihnen am Nachthimmel ein breites
aber blasses Lichtband. Obgleich man es von überall auf der Erde sehen kann, erstrahlt es am hellsten und am
eindrucksvollsten auf der Südhalbkugel.
Die Milchstraße ist unsere Heimatgalaxie, und da
sie mit bloßem Auge voneinander trennen zu
Viele Jahre lang hatte unser ungünstiger Beob-
man kein Teleskop braucht, um ihre Schönheit
können. Deshalb wirkt die Milchstraße fast wie
achtungsstandpunkt der Milchstraße zur Folge,
zu entdecken, war sie den Menschen seit dem
ein flockiges dichtes Objekt.
dass wir mehr über das Aussehen und die Eigen-
Altertum bekannt. Aber erst vor sehr kurzer
schaften der anderen Galaxien wussten als über
Zeit – nämlich im letzten Jahrhundert – wurden
Tatsächlich ist die Milchstraße eine flache Scheibe
sich die Menschen ihrer wahren Natur und ihrer
mit einem Spiralmuster aus dichteren Regionen
Beziehung zu dem übrigen Teil des Universums
und einem diffusen Halo aus Sternen, die um
voll bewusst.
die Scheibe kugelförmig angeordnet sind. Das
Sonnensystem liegt innerhalb dieser Scheibe, ein
Mit dem Übergang der Astronomie von der Beob-
ganzes Stück außerhalb des Zentrums, sodass
achtung mit dem bloßen Auge zur Beobachtung
wir die Milchstraße von innen beobachten. Auf-
mit immer leistungsfähigeren Teleskopen löste
grund dieser Tatsache blieb den Astronomen
sich das neblige, quer über den Nachthimmel
bis zur zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts das
verlaufende Band allmählich zuerst in Tausende,
Gesamtbild unserer Galaxis hinsichtlich Gestalt
dann in Millionen und schließlich in Zigmillionen
und Größe verborgen, ganz zu schweigen von der
Sterne auf. Diese Sterne sind zu schwach, um
Stelle, an der wir uns in ihr befinden.
unsere eigene.
Unsere Galaxis, die Milchstraße, von innen
betrachtet
Dieses riesige Mosaikportrait wurde vom ParanalObservatorium in Chile aus aufgenommen, einem
Ort mit äußerst klaren und dunklen Nächten. Unsere
Galaxis ist die am meisten untersuchte Galaxie am
Nachthimmel.
85
Layout-17.indd 85
11/10/2013 18:26
Eine der Schlüsselfiguren für das Verständnis
dieses Familienportrait alle Typen von Galaxien
zusammenballte und innerhalb dieser Wolken zu
anderer Galaxien war der Mann, nach dem später
in allen Entfernungen, angefangen von den
Sternen kollabierte.
das Weltraumteleskop Hubble benannt werden
nächsten Galaxien bis hin zu den entferntesten,
sollte, nämlich Edwin Powell Hubble, ein Astro-
die jemals beobachtet wurden.
Diese ersten Galaxien, die sich ein paar Hundert
nom des frühen 20. Jahrhunderts. So fand Hub-
Millionen Jahre nach dem Urknall bildeten,
ble überzeugende Anhaltspunkte dafür, dass die
waren nicht die majestätischen Spiralen, die wir
spiralförmigen Strukturen, die Astronomen durch
ihre Teleskope beobachteten, keine seltsam
geformten Nebel in der Milchstraße waren – wie
ursprünglich angenommen – sondern entfernte
Ansammlungen von Millionen oder Milliarden
Sternen ähnlich unserer eigenen Milchstraße –
Der Ursprung
der Galaxien
im heutigen Universum beobachten, sondern
kleine, zerklüftete und ungleichmäßige Sternhäufchen. In Hubbles Langzeitaufnahmen sind
sie im Hintergrund versteckt als winzige Flecken
zu erkennen, deren Licht rund 13 Milliarden Jahre
gebraucht hat, um uns zu erreichen. In den Mil-
Am Anfang gab es gar keine Galaxien. Der
liarden Jahren, die seit dem Urknall vergangen
Urknall erzeugte ein glattes, fast perfekt gleichför-
sind, kamen sich diese Galaxien langsam näher
Obgleich den Astronomen seit den Tagen von
mig mit Gas gefülltes Universum. Aber zum Glück
und verschmolzen zu immer größeren Galaxien.
Edwin Hubble die Existenz anderer Galaxien
war es nicht ganz perfekt. Selbst damals gab
Dabei entstanden die spiralförmigen und ellip-
neben der Milchstraße bekannt war, stammt
es winzige Dichtefluktuationen, die mit der Zeit
tischen Riesengalaxien unserer Zeit – so auch
ein Großteil unseres heutigen Wissens über
dazu führten, dass sich die Materie zu Wolken
unsere Milchstraße.
also eigenständige Galaxien.
sie aus der Untersuchung der Aufnahmen des
Weltraumteleskops Hubble. Hubble ermöglichte
den Astronomen eine außerordentlich detailreiche Sicht auf benachbarte Galaxien und spürte
Galaxien in Entfernungen auf, in die sonst kein
anderes Teleskop blicken kann. Dabei hat es
einen maßgeblichen Beitrag zum Wissen der
Menschheit über das Universum und seine
Entwicklung geleistet.
Die Erde nimmt im Kosmos keinen besonderen
Platz ein. Weder befinden wir uns im Mittelpunkt
des Universums, wie wir früher glaubten, noch
sind wir und unsere Lage typisch. Unsere Sonne
ist größer und heller als die meisten Sterne, und
die Milchstraße ist größer und strukturierter als
die meisten Galaxien (die netten und eleganten
Spiralen aus Sternen und Gas, die Millionen
Schreibtischrechner zieren, sind in Wirklichkeit
die Ausnahme).
Galaxien gibt es in unzähligen Formen, Größen
und Entfernungen; wir beobachten einige, die
nur ein paar Hunderttausend Lichtjahre von uns
entfernt sind, und andere, die in einer Entfernung
von mehr als 95 % der Gesamtausdehnung des
Universums quasi an seinem anderen Ende
liegen.
Obgleich das Weltraumteleskop Hubble nur
einige Zehntausende von den geschätzt Hunderten von Milliarden Galaxien abgelichtet hat, die
Die Milchstraße von oben betrachtet
So würde die Milchstraße einem äußeren Betrachter erscheinen. Diese Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble
zeigt die Struktur der Galaxie UGC 12158, die der Struktur der Milchstraße sehr ähnelt. Würde es sich tatsächlich
um die Milchstraße handeln, befände sich die Sonne an der markierten Stelle.
unser beobachtbares Universum füllen, erfasst
86
Layout-17.indd 86
11/10/2013 18:26
Wenngleich das Weltraumteleskop Hubble in die
Allerdings brauchen wir keine leistungsfähigeren
Das Hubble Ultra Deep Field (HUDF)
Vergangenheit zurückblicken und die Urgalaxien
Teleskope um herauszufinden, wie die frühen
Das Hubble Ultra Deep Field ist eine Langzeit­
so betrachten kann, wie sie in der Frühzeit unse-
Galaxien ausgesehen haben müssen, denn bis
aufnahme einer scheinbar leeren Himmelsregion
res Universums aussahen, ist diese Sicht nicht
heute sind solche Urgalaxien oder vielmehr ihre
im Sternbild Chemischer Ofen (Fornax) mit einer
besonders gut. Die enormen Entfernungen, die
modernen Entsprechungen, die sogenannten
Gesamtbelichtungszeit von knapp zwei Wochen. Die
das Licht dieser Galaxien bis zu uns zurückgelegt
Zwerggalaxien, verbreitet. Obgleich sie kleiner
hat – der eigentliche Grund, warum wir sie in ihrer
und lichtschwächer als Spiralgalaxien sind,
Vergangenheit beobachten – bedeuten nämlich
kommt dieser Gala xientyp gegenwärtig im
gleichzeitig, dass sie winzig und unglaublich licht-
Universum am häufigsten vor, was uns eine
schwach erscheinen; selbst die besten heutigen
grobe Vorstellung davon vermittelt, wie das frühe
Teleskope tun sich schwer, auch nur etwas mehr
Universum ausgesehen hat.
als ein oder zwei Lichtpixel zu erhaschen.
Langzeitaufnahme enthüllt äußerst lichtschwache
und weit entfernte („tiefe“) Objekte, was sie zur
tiefsten Aufnahme macht, die je im sichtbaren Licht
aufgenommen wurde. Beinah jedes hier sichtbare
Objekt ist eine Galaxie, und die winzigen, schwachen
Punkte im Hintergrund der Aufnahme gehören zu den
entferntesten Objekten, die Wissenschaft beobachtet
hat. Das Licht war so lange auf dem Weg zu uns, dass
wir die Galaxien so sehen, wie sie in der Frühzeit des
Universums, kurz nach dem Urknall aussahen.
87
Layout-17.indd 87
11/10/2013 18:26
Die Zwerggalaxie NGC 4449
Hunderttausende kräftig rot und blau
leuchtende Sterne sind in dieser Aufnahme
der Zwerggalaxie NGC 4449 zu sehen. Über
die ganze Galaxie verstreut sind Haufen
heißer und bläulich-weiß leuchtender
Sterne, durchsetzt mit zahlreichen rötlich
leuchtenden aktiven Sternbildungsnebeln.
Gewaltige dunkle Wolken aus Gas und
Staub zeichnen sich vor dem flammenden
Sternenlicht ab.
Layout-17.indd 88
11/10/2013 18:27
Layout-17.indd 89
11/10/2013 18:27
Zwerggalaxien: die ersten und häufigsten
Selbst in der dunkelsten Nacht lassen sich mit
Zwar mag die Andromedagalaxie die berühm-
Nahaufnahme einer Galaxie
dem bloßen Auge nur eine Hand voll Galaxien
teste Galaxie sein, die uns am nächsten liegende
Der Tarantelnebel, von dem hier in einer Aufnahme
erkennen. Die Andromedagalaxie, eine riesige
ist sie nicht. Versteckt vor dem Blick der meisten
von Hubble ein kleiner Ausschnitt zu sehen ist,
Spiralgalaxie in einer Entfernung von über zwei
Hauptballungszentren der Welt sind auf der
befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke
Millionen Lichtjahren, ist vermutlich die berühm-
Südhalbkugel zwei Zwerggalaxien sichtbar,
(GMW). Obwohl sie eine von der Milchstraße getrennte
teste unter ihnen und für einen Großteil der
die weniger als 200 000 Lichtjahre von uns
Weltbevölkerung auf der nördlichen Halbkugel
entfernt sind. Gemeint sind die Kleine und die
sichtbar – auch wenn sie aufgrund der Lichtüber-
Große Magellansche Wolke, benannt nach dem
flutung durch die Großstädte üblicherweise nur in
portugiesischen Entdecker Ferdinand Magellan,
den abgelegenen ländlichen Gegenden wirklich
dessen Mannschaft die beiden Galaxien auf
zu beobachten ist.
ihrer Weltumseglung in den Jahren 1519 – 1522
Galaxie ist, hat Hubbles außerordentlich hohe
Auflösung zur Folge, dass man die GMW fast genauso
detailliert untersuchen kann wie die Milchstraße.
entdeckte.
90
Layout-17.indd 90
11/10/2013 18:27
Eine klassische Zwerggalaxie
NGC 3738: eine klassische Zwerggalaxie
in einer Aufnahme des Weltraumteleskops
Hubble. Die über die gesamte Galaxie
verteilten pinkfarbenen Regionen sind
Sternentstehungsgebiete, in denen
Wasserstoffgas durch die ultraviolette
Strahlung junger Sterne zum Leuchten
angeregt wird.
Layout-17.indd 91
11/10/2013 18:27
92
Layout-17.indd 92
11/10/2013 18:27
Die beiden Magellanschen Wolken sind die
Wenn wir dies mit dem Weltraumteleskop Hubble
Wesentlichen derselbe physikalische Prozess,
erdnächsten Galaxien, wenn man von ein paar
tun wollen, müssen wir in größere Entfernungen
den sich auch die Leuchtreklamen zunutze
Zwerggalaxien absieht, die gerade von der
sehen. Paradoxer weise ist Hubble zu leis-
machen. Der Orionnebel und der Carinanebel
Milchstraße verschluckt werden und nun von ihr
tungsstark, um uns von unseren unmittelbaren
sind solche Sternentstehungsgebiete, und sie
praktisch nicht mehr zu unterscheiden sind.
Nachbarn einen Gesamteindruck vermitteln zu
haben dieselbe markante Farbe.
können; das Weltraumteleskop wirkt bei dieser
Weil sie so nah sind und am Nachthimmel so
Art von Objekt nicht wie eine Kamera, sondern
Obgleich solche Galaxien wie NGC 3738 (vgl.
großflächig erscheinen – weit ausgedehnter als
eher wie ein Mikroskop.
S. 91) und andere aufgrund einer leicht verschie-
der Vollmond, wenn auch wesentlich lichtschwä-
denen chemischen Zusammensetzung nicht
cher – ist das Weltraumteleskop Hubble nicht in
Bei einem Blick in die etwas weiter entfernte
vollkommen mit den Galaxien übereinstimmen,
der Lage, ein vollständiges Bild der Magellan-
kosmische Nachbarschaft von ein paar Millionen
die es kurz nach dem Urknall gab, so sieht man
schen Wolken aufzunehmen. Hubble kann nicht
Lichtjahren anstelle von einigen Hunderttausend
sie doch als hinreichend ähnlich an, um uns heute
heran- und herauszoomen wie eine Kamera; um
Lichtjahren, findet Hubble weitaus reichere
Hinweise über die Entstehung und die Eigen-
die beste Bildqualität zu halten, hat das Teleskop
Ausbeute.
schaften der ersten Galaxien geben zu können.
derlichen Gesichtsfeld. Typischerweise erfassen
Zwerggalaxien mögen kleiner und lichtschwächer
Eine erst kürzlich vom Weltraumteleskop Hubble
Hubbles Aufnahmen nur etwa ein Zehntel der
sein als ihre spiralförmigen Geschwister, aber in
beobachtete Zwerggalaxie könnte noch besser zu
Breite des Vollmonds, sodass sie immer nur ein
ihren komplexen Strukturen können sie genauso
den Bedingungen kurz nach dem Urknall passen.
schmales Sichelstück der Magellanschen Wolken
dramatisch sein. Zwerggalaxien gibt es in ver-
Die Galaxie DDO 68, eine irreguläre Gaswolke mit
auf einmal erfassen können. Demzufolge spähen
schiedenen Formen, von annähernd kugelför-
roten Nebeln ähnlich den anderen Zwerggalaxien,
Hubbles Aufnahmen tief in diese Galaxien hinein
migen oder elliptischen und balkenförmigen bis
ist ein kleines Rätsel. Ihre Untersuchung dauert
– und obgleich diese Bilder wirklich bemerkens-
hin zu vollkommen irregulären. Ein Merkmal, das
an, aber es gibt Anzeichen dafür, dass sie einzig-
wert sind, weil sie die Einzelheiten dieser Galaxien
viele, wenn auch nicht alle Zwerggalaxien teilen,
artig sein könnte – eine neu gebildete Galaxie in
fast genauso detailliert zeigen wie bei unserer
ist ihre hohe Sternbildungsaktivität.
unserer kosmischen Nachbarschaft.
Die Galaxie NGC 3738, die sich in einer Entfer-
Selbst wenn sie den ersten Galaxien ähneln,
nung von rund 12 Millionen Lichtjahren befindet,
gleichen solche irregulären Zwerggalaxien wie
Wenn wir uns mit dem bloßem Auge einen
ist ein großartiges Beispiel für die Beobachtung
NGC 3738 den Urgalaxien nicht vollkommen,
Eindruck davon verschaffen wollen, wie eine
von Zwerggalaxien mit dem Weltraumteleskop
denn sie sind Milliarden Jahre alt, und die Sterne
Zwerggalaxie aussieht, sind die Magellanschen
Hubble. Sie ist hinreichend weit entfernt, um
in ihnen sind über die Jahre gealtert. Bei der
Wolken hervorragend geeignet.
bequem in Hubbles Sichtfeld zu passen, aber
Galaxie DDO 68 scheint das anders zu sein. Ihre
nicht so weit entfernt, dass sie klein und unbe-
chemische Zusammensetzung deutet darauf
deutend erscheint. Diese chaotische Sternwolke
hin, dass sie nur eine Milliarde Jahre alt sein
zeigt keine offensichtliche, regelmäßige Struktur.
könnte, ein Ergebnis der Kollision zweier Wolken
eine feste Optik und Kameras mit einem unverän-
Milchstraße, so vermitteln sie doch keinerlei
Gesamteindruck.
aus ursprünglichem Gas, die seit dem Urknall
Ihr Durchmesser ist ungefähr ein Zehntel des
unverändert geblieben waren.
Durchmessers unserer Milchstraße, aber sie ist
mit roten Nebeln gespickt.
Sollte diese faszinierende Theorie wahr sein – und
sie ist noch alles andere als bestätigt – dann wäre
Diese roten Nebel sind ein deutliches Anzeichen
DDO 68 ein wahrlich faszinierendes Fossil der
Alt oder neu?
für die laufende Sternentstehung. Wolken aus
frühen Jahre des Universums. Sie würde uns eine
DD0 68 ist eine Zwerggalaxie, die vom
Wasserstoffgas sind gerade dabei zu kollabie-
einzigartige Einsicht darüber gewähren, was die
Weltraumteleskop Hubble erspäht wurde. Auch
ren, um neue Sterne zu bilden. Und diese Sterne
winzigen Lichtflecken eigentlich sind, die wir im
wenn die Untersuchungen andauern und noch
werfen wiederum ihr Licht auf das Gas und regen
Hintergrund von Hubbles tiefsten Aufnahmen
es zum Leuchten an. Dahinter verbirgt sich im
ausmachen.
nichts vollkommen gesichert ist, glauben einige
Wissenschaftler, dass sich diese Galaxie aus einer
ursprünglichen Gaswolke nur vor einer Milliarde
Jahren gebildet haben könnte. Würde sich dies
bestätigen, gäbe uns diese Zwerggalaxie einen
einzigartigen Einblick in den Zustand des Universums
in seiner Frühgeschichte.
93
Layout-17.indd 93
11/10/2013 18:27
Spiralgalaxien aller Formen und Größen
Hubbles Aufnahmen von Spiralgalaxien zeigen
ihre Vielfalt hinsichtlich Form und Größe.
Oben links
Oben rechts
Unten links
Unten rechts
Messier 101, die Feuerrad-Galaxie, ist
Messier 74 ist ebenfalls eine Spiralgalaxie im
M 66, der größte „Mitspieler“ des Leo-
NGC 2841 ist eine „flockige“ Spiralgalaxie
eine Spiralgalaxie im „Grand Design“; eine
„Grand Design“. Hubbels Aufnahme bietet
Tripletts, ist eine Galaxie mit leicht
ohne klar definierte Arme, aber mit einer
Galaxie mit einer geringen Anzahl sehr klar
eine Nahaufnahme des zentralen Bereichs.
symmetrischen Spiralarmen und einem
klaren Spiralstruktur.
definierter Spiralarme.
leicht verschobenen Kern. Der besondere
Aufbau ist höchstwahrscheinlich auf die
Gravitationskräfte der beiden anderen
Mitglieder des Trios zurückzuführen.
Layout-17.indd 94
11/10/2013 18:28
Oben links
Oben rechts
Unten links
Unten rechts
Die symmetrische Erscheinung der
NGC 1300 wird als ein prägnantes Beispiel
NGC 634 ist eine Spiralgalaxie, auf die
NGC 5866 verdeutlicht, wie dünn
Balkenspiralgalaxie NGC 1672 wird durch
für eine Balkenspirale angesehen.
wir über den Rand blicken. Die uns
Spiralgalaxien von der Seite aussehen.
die vier Hauptspiralarme betont, die durch
zugewandten Staubgebiete heben sich klar
Detaillierte Beobachtungen dieser Galaxie
auffällige Staubstraßen begrenzt werden und
gegenüber dem Sternenlicht ab, während
legen die Vermutung nahe, dass es sich
vom Kern ausgehen.
die uns abgewandten Gebiete teilweise
um eine linsenförmige Galaxie handelt.
durch den Schleier der Sterne im Halo der
Obwohl linsenförmige Galaxien keine
Galaxie verdeckt sind.
offensichtlichen Spiralarme besitzen, werden
sie wegen ihrer ähnlichen scheibenartigen
Form als Spiralgalaxie klassifiziert.
Layout-17.indd 95
11/10/2013 18:29
Galaxien wachsen und entwickeln sich
Die ersten paar Milliarden Jahre im Leben des
Manche enthalten einen markanten Balken aus
Mit großer Wahrscheinlichkeit wird das Leben
Universums waren chaotisch. Der Kosmos war
Sternen quer durch ihr Zentrum, andere haben
auf der Erde bereits ausgestorben sein, wenn die
ein weitaus kleinerer Ort als heute, und er war
einen kleinen Balken; manche kommen ganz
Milchstraße mit der Andromedagalaxie kollidiert.
voller Schwärme von Zwerggalaxien, die damals
ohne Balken aus, ihre Arme winden sich bis in
Dies liegt jedoch an der begrenzten Lebenszeit
noch viel zahlreicher waren als heute. In der
den innersten Kern der Galaxie hinein.
der Sonne und nicht an irgendeiner Gefahr, die
Frühzeit des Universums waren Kollisionen und
von der Kollision ausgeht.
Verschmelzungen zwischen Galaxien an der
Allen gemeinsam ist jedoch, dass sie viel größer
Tagesordnung, und der allmähliche Prozess aus
als ihre irregulären Zwerggeschwister sind.
Wachstum und Verdichtung, der zu den heutigen
Riesengalaxien führte, war in vollem Gange.
Im Wesentlichen bestehen Galaxien aus leerem
Raum, und das Risiko, dass während der Vereini-
Wenn die heutigen majestätischen Spiralgalaxien
gung zweier Galaxien zwei Sterne kollidieren, ist
aus Kollisionen zwischen Zwerggalaxien entstan-
wirklich gering. Sie sind einfach zu weit vonein­
Die älteste, jemals beobachtete Spiralgalaxie
den sind, was passiert dann bei einer Kollision
ander entfernt, um füreinander irgendein reales
wurde mithilfe des Weltraumteleskops Hubble
zweier Spiralgalaxien?
Risiko darstellen zu können. Dies mag nicht auf
und des Keck-Teleskops in Hawaii im Jahr 2012
der Hand liegen, denn auf den Aufnahmen wirken
entdeckt. Wir beobachten sie in ihrem Zustand
Es mag die Vermutung nahe liegen, dass Kollisi-
Galaxien dicht. Wenn man aber hinreichend nah
etwas mehr als 3 Milliarden Jahre nach dem
onen zwischen Spiralgalaxien absolut katastro-
heranzoomt, was nur mit einem Weltklasseteles-
Urknall. Diese leicht ausgefranst wirkende Gala-
phal verlaufen – solche Galaxien bestehen aus
kop wie Hubble bei einer benachbarten Galaxie
xie mit der Katalogbezeichnung BX442 scheint
Milliarden Sternen und haben Ausdehnungen
wie der Andromedagalaxie möglich ist, werden
eine ziemliche Ausnahme zu sein, da sich die
von Hunderttausenden Lichtjahren. In Wirklichkeit
die Lücken zwischen den Sternen sichtbar.
meisten ihr ähnelnden Galaxien in der Geschichte
laufen diese Kollisionen ziemlich gewöhnlich und
Galaxien sind keine dichten, milchigen, blassen
des Kosmos erst wesentlich später gebildet
überraschend gesittet ab.
Objekte; sie sind hauptsächlich ein dunkler,
haben. Das Entstehungsmuster ist allerdings für
alle von ihnen gleich.
leerer Raum mit vereinzelten, aber sehr hellen
Sogar unsere eigene Galaxis, die Milchstraße,
Lichtpunkten.
befindet sich gegenwärtig auf einem KollisionsDie rauen und irregulären Zwerggalaxien kolli-
kurs. In ein paar Milliarden Jahren, ungefähr dann,
Bei der Kollision zweier Galaxien gibt es echte
dierten nach und nach miteinander und bildeten
wenn der Sonne langsam die Brennstoffvorräte
Crashs, und zwar zwischen ihren einzelnen Gas-
rotierende Scheiben aus Sternen. Die durch
ausgehen, wird sich die Andromedagalaxie
wolken; die dabei freigesetzten Kräfte sind nicht
sie hindurchlaufenden Druckwellen setzten die
zunächst groß am Himmel abzeichnen, bevor sie
zerstörerisch, sondern kreativ. So brechen die
Ausbildung der Spiralmuster in den Scheiben in
langsam mit unserer Heimatgalaxie verschmilzt.
verdichteten Gaswolken förmlich in eine Sternbil-
Gang.
Diese zukünftige Kollision wurde lange vermutet,
dungsorgie aus, wobei sie praktisch das gesamte
aber erst kürzlich durch das Weltraumteleskop
restliche Gas in der Galaxie schnell verbrauchen.
Die Spiralmuster folgen nicht alle demselben
Hubble anhand von Messungen bestätigt, aus
Entwurf. Manche Spiralen haben viele Arme,
denen hervorgeht, wie sich die Andromedagala-
andere haben nur zwei. Manche haben einen
xie fast unmerklich am Himmel bewegt.
stark ausgeprägten sphärischen Kern bzw. Bulge,
während andere eher flache Scheiben sind.
Kollision mit der Andromedagalaxie
Eine Reihe von künstlerischen Darstellungen, wie
der Nachthimmel von der Erde aus erscheinen wird,
wenn sich die Andromedagalaxie der Milchstraße
nähert und schließlich mit ihr verschmilzt. Obgleich die
Tatsache, dass sich die Andromedagalaxie in unsere
Richtung bewegt, seit Jahrzehnten bekannt war, wurde
die Frage, ob sie die Milchstraße tatsächlich trifft oder
ohne Kollision nur an ihr vorbei fliegt, erst im Jahr 2012
geklärt. Hubbles Beobachtung der Bewegung der
Sterne in der Andromedagalaxie ergab, dass wir uns
auf direktem Kollisionskurs befinden.
96
Layout-17.indd 96
11/10/2013 18:29
Layout-17.indd 97
11/10/2013 18:29
Ein tiefer Blick in eine Galaxie
Blicken Sie von der Erde aus in den
Nachthimmel, und das meiste, was Sie
sehen, ist Dunkelheit. Sterne sind nur
vereinzelte Lichtpunkte. Dasselbe gilt für
andere Galaxien. Diese bemerkenswerte
Hubble-Aufnahme eines Ausschnitts der
Andromedagalaxie in der Nähe ihres
Scheibenrandes zeigt, wie ein hinreichend
leistungsstarkes Teleskop den Nachthimmel
in einer fremden Galaxie beobachten kann,
wobei es die weißen, nebligen Gebilde
in Einzelsterne auflöst und weit über die
Galaxie hinausblickt.
Layout-17.indd 98
11/10/2013 18:29
Infolgedessen erstrahlen die Aufnahmen des
den kollidierenden Galaxien. Übrig bleibt eine
Ein Ring der Sternbildung
Weltraumteleskops Hubble von Galaxien wäh-
leicht gequetschte kugelförmige Galaxie, die
Wenn sich zwei passend zueinander ausgerichtete
rend ihrer Kollision oft ganz im Glanz der hellrosa
man als elliptische Galaxie bezeichnet. Da das
Galaxien durchdringen, hinterlässt die dabei
leuchtenden Sternentstehungsgebiete. Sind die
Gas während der Kollision aufgebraucht wurde,
ausgelöste Schockwelle einen nahezu perfekten
Galaxien passend zueinander ausgerichtet, kön-
gibt es nur wenig oder keine Sternbildung in
Ring der Sternbildung, den man hier in der Aufnahme
nen die Kollisionen Wellen der Sternentstehung
elliptischen Galaxien. Sie altern allmählich, wobei
auslösen, die sich durch die Galaxien ausbreiten
ihre Sterne zuerst gelber und später röter werden.
des Weltraumteleskops Hubble von NGC 922 in den
hellrosa leuchtenden Gebieten erkennen kann.
und dabei nahezu perfekte Leuchtringe erzeugen.
Astronomen nennen diese Galaxien „rot und tot“,
Da das Gas aufgebraucht wird, ist das Feuerwerk
was aber nicht bedeutet, dass es an ihnen nichts
kurzlebig. Der Gravitationszug, der von den sich
Interessantes gibt. Aufgrund der Tatsache, dass
vermischt haben, sind sie oft sehr groß. So haben
ineinander schiebenden Galaxien ausgelöst wird,
sie kosmischen Kollisionen entstammen, bei
diese Schwergewichte des Universums mitunter
zerstört die meisten der eleganten Strukturen in
denen sich Sterne zweier oder mehrerer Galaxien
über eine Trillion Sonnenmassen.
99
Layout-17.indd 99
11/10/2013 18:30
Die kollidierenden Antennen-Galaxien
Diese ikonenhafte Aufnahme des
Weltraumteleskops Hubble zeigt die
Antennen-Galaxien – ein Galaxienpaar, das
gerade miteinander kollidiert. Die hellrosa
leuchtenden Gebiete sind Gasregionen, die
sich bei der Kollision verdichtet haben und
nun neue Sterne bilden.
Layout-17.indd 100
11/10/2013 18:30
Die kollidierenden Galaxien Arp 273
Die verzerrte Form der größeren Galaxie in Arp
273 deutet auf Gezeitenwechselwirkungen mit der
kleineren Galaxie hin. Man glaubt, dass die kleinere
Galaxie die größere tatsächlich durchdrungen hat.
Auch wenn ihnen Gas fehlt und keine neue
Sternbildung mehr stattfindet und sie daher auch
nicht mit den atemberaubend gefärbten Juwelen
besetzt sind, mit denen diese Phänomene auf
Hubbles Aufnahmen kleinerer Galaxien einhergehen, so sind diese Oldtimer nicht vollkommen
ohne Besonderheiten. Hubbles Aufnahmen elliptischer Galaxien zeigen oft komplexe Staubmuster
und einige der dramatischsten Beispiele für Jets,
die aus den Galaxienkernen herausgeschleudert
werden.
Aber warum treffen sich Galaxien überhaupt
so häufig? Eigentlich sind sie doch so weit
voneinander entfernt, dass eine Kollision höchst
unwahrscheinlich sein sollte?
Ein faszinierendes Forschungsgebiet der Astronomie, das in den letzten Jahren riesige Sprünge
nach vorn gemacht hat, ist die Kosmologie, die
sich mit den größten Strukturen im Universum
und ihren Ursprüngen beschäftigt. Und Eines ist
dort mit der Zeit klar geworden: Galaxien sind
nicht gleichmäßig über den Kosmos verteilt; im
Gegenteil, sie gruppieren sich.
Vergleichsweise nah lässt sich dies im Sternbild
Jungfrau beobachten, wo sich über tausend
Galaxien verschiedener Größen zusammenscharen. Untersuchungen des Himmels zeigen, dass
dies keine Ausnahme ist, sondern die Regel. Im
ganzen Universum gruppieren sich die Galaxien
entlang eines riesigen Netzes, wobei sich die
größten Galaxienhaufen an den Kreuzungspunkten dieses Netzes befinden.
Ein Pinguin und sein Ei
Diese Aufnahme zeigt zwei wechselwirkende
Galaxien. Die Anordnung von NGC 2936, einst eine
gewöhnliche Spiralgalaxie, gegenüber NGC 2937,
einer kleineren elliptischen Galaxie, erinnert stark an
einen Pinguin, der sein Ei beschützt. Diese Aufnahme
ist eine Kombination von Aufnahmen im sichtbaren
und im infraroten Licht.
101
Layout-17.indd 101
11/10/2013 18:32
Ein elliptischer Gigant
Eine halbe Milliarde Lichtjahre von der Erde
entfernt befindet sich ESO 306-17, eine
große, helle elliptische Galaxie, die zu einer
sogenannten fossilen Gruppe gehört. Die
Gruppe könnte das extremste Beispiel für
Kannibalismus unter Galaxien sein. Fossile
Gruppen sind gefräßige Systeme, die erst
zufrieden sind, wenn sie alle ihre Nachbarn
verschlungen haben.
Layout-17.indd 102
11/10/2013 18:32
Dramtisch leuchtender Staub und junge
Sterne in Centaurus A
Centaurus A sieht im Bereich optischer
Wellenlängen unglaublich aus. Diese
Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble
vom zentralen Bereich der Galaxie zeigt
komplexe Staubmuster, die sich vor dem
Sternenlicht abzeichnen. Hellrosa leuchten
hier einige Sternentstehungsgebiete, deren
Vorhandensein in elliptischen Galaxien eher
untypisch ist. Centaurus A könnte daher das
Ergebnis einer kürzlichen Verschmelzung
sein, deren Auswirkungen sich noch
bemerkbar machen.
Layout-17.indd 103
11/10/2013 18:32
Die Wagenradgalaxie
Eine kleinere Galaxie hat eine größere
scheibenförmige Galaxie durchdrungen und
Schockwellen erzeugt, die Gas und Staub mitrissen
– ähnlich den Wellen in einem See, wenn man
einen Stein hineinwirft – und Gebiete intensiver
Sternentstehung entzündeten (die blau erscheinen).
Der äußerste Ring der Wagenradgalaxie, der den
1,5-fachen Durchmesser der Milchstraße besitzt,
markiert die Vorderflanke der Schockwelle. Dieses
Objekt ist eines der dramatischsten Beispiele aus der
kleinen Klasse der Ringgalaxien.
Der Grund dafür liegt nicht nur in der Massenanziehung der Galaxien untereinander. Es gibt
ein mysteriöses Gerüst, das dem Kosmos selbst
Struktur und Masse verleiht, und die Galaxien
folgen diesem einfach. Wie viele der mächtigsten
Einflüsse im Universum ist diese Struktur dunkel,
und es ist praktisch unmöglich, sie zu beobachten. Wie wir aber in Kapitel 8 sehen werden, lässt
sie sich dennoch indirekt untersuchen, was zu
einigen überraschenden Entdeckungen führte.
Der Beginn einer Kollision
Messier 60 (links) und NGC 4647 (rechts), eine elliptische und eine Spiralgalaxie, beginnen miteinander zu
wechselwirken. Bei der Betrachtung der beiden Galaxien nebeneinander lässt sich gut erkennen, dass elliptische
Galaxien typischerweise wesentlich größer sind als Spiralen. Kein Wunder – sind sie doch das Ergebnis vieler
galaktischer Verschmelzungen über die Milliarden Jahre.
104
Layout-17.indd 104
11/10/2013 18:32
NGC 7714
Diese beeindruckende Aufnahme zeigt
die Spiralgalaxie NGC 7714. Sie ist einer
benachbarten Galaxie zu nahe gekommen;
dramatische Wechselwirkungen haben
dabei ihre Spiralarme deformiert, Gasströme
in den Raum gezogen und leuchtende
Ausbrüche der Sternbildung ausgelöst.
Layout-17.indd 105
11/10/2013 18:32
Layout-17.indd 106
11/10/2013 18:33
Die prächtige Starburstgalaxie
Messier 82
Diese Aufnahme der prächtigen
Starburstgalaxie Messier 82 ist die schärfste
Weitwinkelaufnahme, die je von diesem
Objekt gemacht wurde. Bemerkenswert
ist diese Galaxie wegen ihrer Netze aus
zerfetzten Gaswolken und flammenähnlichen
Fahnen aus leuchtendem Wasserstoff, der
aus den zentralen Bereichen der Galaxie
herausgeschleudert wird, wo junge Sterne
zehnmal schneller geboren werden als im
Innern der Milchstraße.
Layout-17.indd 107
11/10/2013 18:33
Layout-17.indd 108
11/10/2013 18:34
Die Whirlpool-Galaxie M51 und
ihr Begleiter
Die anmutig gewundenen Arme der
majestätischen Spiralgalaxie M51 (NGC 5194)
wirken wie eine große Wendeltreppe, die durch
den Raum schwebt. In Wirklichkeit handelt es
sich aber um lange Straßen aus Sternen und
Gas, die mit Staub durchsetzt sind.
Layout-17.indd 109
11/10/2013 18:34
7
Layout-17.indd 110
11/10/2013 18:34
Schwarze
Löcher
Gut ein Jahrhundert ist es nun her, dass Wissenschaftler auf die mögliche Existenz von Objekten hinwiesen,
deren Masse so riesig ist, dass nichts – nicht einmal das Licht – ihrer Schwerkraft entkommen kann. Ziemlich
sprichwörtlich wären diese Objekte Schwarze Löcher im Raum.
Zu berechnen, dass Objekte wie Schwarze
ohne Weiteres hochzuspringen und so – zumin-
einen praktischen Grund. Schwarze Löcher
Löcher theoretisch existieren könnten, war etwas
dest für einen Moment – die Umklammerung der
sind ... schwarz. Wenn selbst das Licht ihnen
ganz anderes, als schlüssig zu beweisen, dass
Schwerkraft zu überwinden. Vergleichen Sie dies
nicht entkommen kann, wie sollten wir darauf
sie da draußen wirklich existieren.
mit der Kraft eines aktenkoffergroßen Magneten,
hoffen, jemals eines zu Gesicht zu bekommen?
der mühelos viele Tonnen Metall heben kann.
Dabei gab es gute Gründe anzunehmen, dass
Inzwischen ist es den Wissenschaftlern letztlich
Schwarze Löcher in der Natur nicht vorkommen.
Könnte also eine hinreichend große Masse jemals
gelungen, die Existenz Schwarzer Löcher zu
Materie lässt sich nicht gern komprimieren, und
so stark komprimiert werden, dass nichts ihrer
beweisen; und dank moderner Teleskope – wie
je stärker sie komprimiert wird, um so größer ist
Schwerkraft entkommen kann?
des Weltraumteleskops Hubble – hat man sie
auch ihr Widerstand. Außerdem ist die Schwer-
sogar beobachtet, wenn auch indirekt.
kraft im Vergleich zu den anderen drei Grundkräf-
Dass die Wissenschaftler anfangs nicht in der
ten nicht gerade stark. Obwohl die ganze Masse
Lage waren, die Existenz oder Nichtexistenz
des Planeten Erde an Ihnen zieht, gelingt es Ihnen
der Schwarzen Löcher zu beweisen, hatte noch
Aus nächster Nähe!
Kommen Sie einem Schwarzen Loch nicht zu nahe!
Diese künstlerische Darstellung zeigt, was man
wahrnehmen würde, wenn man ein Schwarzes Loch
aus nächster Nähe betrachten könnte. Das Schwarze
Loch selbst ist unsichtbar, aber seine enorme
Massenanziehung verzerrt sichtlich das Licht, das von
den Sternen hinter ihm kommt.
111
Layout-17.indd 111
11/10/2013 18:34
Wie und
warum
existieren
Schwarze
Löcher?
Was genau ist ein Schwarzes Loch? Was meinen
wir mit der Aussage, dass nichts ihm entkommen
kann?
Die Schwerkraft ist die schwächste der vier
Grundkräfte in der Natur. Trotzdem bleibt es eine
ziemliche Herausforderung, das Schwerefeld der
Erde zu verlassen. Kaum 50 Jahre sind vergangen, seit wir die ersten Raketen in den Weltraum
schickten. Um das Schwerefeld unseres Planeten
zu verlassen, muss man eine gewaltige Energiemenge aufbringen. Und wie sich herausstellt,
hängt diese Energiemenge von drei Dingen ab:
der Masse der Erde, der Größe der Erde und
der Masse des Objekts, das in den Weltraum
gebracht werden soll.
Die Energie, die durch die Verbrennung von rund
zwei Litern Treibstoff freigesetzt wird, genügt,
um von der Erdoberfläche aus eine Masse
von einem Kilogramm aus dem Schwerefeld
Masse enorm größer und so auch seine Flucht-
Ein supermassereiches Schwarzes Loch
der Erde zu bringen. Da jede Bewegung einer
geschwindigkeit: Sie beträgt gewaltige 214 200
Diese Aufnahme des Very Large Telescopes (VLT)
Energie entspricht, könnte man alternativ sagen,
Kilometer pro Stunde, das ist fast das 6-Fache
der ESO im nahen Infrarotbereich des Lichts zeigt
dass man für diese Aufgabe ein Objekt auf eine
der Fluchtgeschwindigkeit der Erde.
die zentralen Teile unserer Galaxis, der Milchstraße.
Zwanzig Jahre lang verfolgten Astronomen
Geschwindigkeit von ungefähr 40 000 Kilometern pro Stunde beschleunigen muss. Diese
Jupiters Fluchtgeschwindigkeit mag groß sein,
Geschwindigkeit nennt man die Fluchtgeschwin-
aber sie ist nur ein winziger Bruchteil der Licht-
digkeit der Erde.
geschwindigkeit mit einem Wert von 300 000
Kilometer pro Sekunde.
Verschiedene Himmelskörper haben auch
die Bewegung der meisten zentralen Sterne
und bestimmten aus den Daten die Masse des
supermassereichen Schwarzen Lochs, das sich im
Zentrum unserer Milchstraße versteckt: 4 Millionen
Sonnenmassen.
verschiedene Fluchtgeschwindigkeiten. Dem
Ein Schwarzes Loch ist nun schlicht und einfach
Mond, dessen Masse und Schwerkraft geringer
ein Objekt, dessen Fluchtgeschwindigkeit die
Wissenschaftler früher glaubten, ist dies bei
als die der Erde ist, entkommt man viel leichter;
Lichtgeschwindigkeit übersteigt.
Weitem nicht unmöglich. Schwarze Löcher gibt es
seine Fluchtgeschwindigkeit beträgt weniger als
im Universum überall. Sie beeinflussen wesentlich
ein Viertel der Fluchtgeschwindigkeit der Erde.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch enthält
die Gestalt von Galaxien, und einige der hellsten
Der Gasriese Jupiter hat zwar eine geringere
weitaus mehr Masse, als wir in unserer Nachbar-
Phänomene, die den Astronomen bekannt sind,
Dichte als die Erde, aber gleichzeitig ist seine
schaft beobachten können. Anders als manche
werden von ihnen angetrieben.
112
Layout-17.indd 112
11/10/2013 18:34
Wie man die Fluchtgeschwin­
digkeit erreicht und dem Schwe­­­
re­­­­­­­feld der Erde entkommt
Die Energie, die man braucht, um ein
von Treibstofftanks und Starttriebwerken,
Kilogramm Ladegewicht ganz aus dem
die nach dem Gebrauch abgeworfen wer-
Schwerefeld der Erde zu bringen, ent-
den) und eine kleine, leichte Nutzlast sind
spricht der Energie, die in rund zwei Litern
nur einige Tricks, auf die Raketentechniker
Treibstoff gespeichert ist. Das mag nicht
zurückgreifen.
besonders viel klingen. Dennoch offenbart
sich darin eine der Hauptschwierigkeiten
Außerdem müssen die meisten Raum-
des Raketendesigns: Zwei Liter Treibstoff
schiffe das Schwerefeld der Erde gar
wiegen mehr als ein Kilogramm.
nicht ganz verlassen – sie müssen es nur
in eine Umlaufbahn schaffen. Dies gilt
Es ist sehr schwer Raketen zu bauen,
auch für das Weltraumteleskop Hubble.
die genug Energie für den Weg in den
Hubble (und andere Satelliten) befinden
Weltraum tragen, ohne dass das Gewicht
sich immer noch im Schwerefeld der
des Treibstoffs sie daran hindert, die
Erde. Diese Satelliten bleiben auf einer
Schwerkraft zu überwinden.
Umlaufbahn, weil sie so hoch fliegen, dass
sie nicht auf die Erde fallen, sondern um
Hochentwickelte Treibstoffe, ein cleveres
Raketendesign (beispielsweise in Form
sie herum.
Die Schwerkraft überwinden
Zwar mag die Schwerkraft die schwächste der vier
Grundkräfte in der Natur sein, leicht überwinden
lässt sie sich dennoch nicht. Die Erdumlaufbahn
zu verlassen – was zum ersten Mal bei der hier
gezeigten Apollo 8 Mission gelang – erfordert schon
riesige Energiemengen. Einem Schwarzen Loch zu
entkommen, ist dagegen unmöglich. Keine noch so
große Energiemenge kann Sie genug beschleunigen,
um Sie aus seinen Fängen zu befreien.
Die Schwerkraft bei der Arbeit
Diese optische Täuschung, das sogenannte
Einsteinkreuz, wird nicht nur durch ein, sondern durch
zwei supermassereiche Schwarze Löcher erzeugt.
Der unscharfe Fleck in der Mitte ist eine elliptische
Riesengalaxie mit einem supermassereichen
Schwarzen Loch im Zentrum. Die vier helleren Flecken
stammen von einem Milliarden Lichtjahre entfernten
einzelnen Quasar – einem auf uns gerichteten
Lichtstrahl, der von der Materie ausgeht, die sich
aufheizt, während sie in ein Schwarzes Loch stürzt.
Das Licht des Quasars wurde durch das Schwarze
Loch und die Galaxie im Vordergrund abgelenkt und
projiziert, sodass wir vier einzelne Bilder des Quasars
sehen.
113
Layout-17.indd 113
11/10/2013 18:34
Ein kleines Schwarzes Loch
Eine künstlerische Darstellung eines
mächtigen Jetpaares, das aus
einem stellaren Schwarzen Loch
herausgeschleudert wird. Dieses Schwarze
Loch erzeugt eine riesige Blase aus
heißem Gas mit einem Durchmesser von
1 000 Lichtjahren. Man bezeichnet es als
Mikroquasar. Dieses stellare Schwarze Loch
gehört zu einem Binärsystem.
Layout-17.indd 114
11/10/2013 18:34
Wissenschaft
und ScienceFiction
In Sciene-Fiction-Filmen werden Schwarze
sehr groß ist und der Radius sehr klein, ist die
Leben ohne unsere Sonne
Fluchtgeschwindigkeit dieses Sternrests eben-
Würde man die Sonne plötzlich durch ein Schwarzes
falls sehr hoch. Bei passender Größe des Sterns
Loch derselben Masse ersetzen, wäre es schlagartig
und unter geeigneten Bedingungen kann die
sehr dunkel. Die Planetenbahnen blieben hingegen
Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit
unverändert. Schwarze Löcher sind nur gefährlich,
überschreiten. In diesen Fällen bleibt ein kleines
wenn man ihnen zu nahe kommt.
Schwarzes Loch zurück. (Reicht die Dichte des
Sternrests nicht aus, endet der tote Kern des
Sterns als Neutronenstern.)
Löcher immer als eine Bedrohung des Kosmos
Um die Gefahrenzone muss man sich nur sorgen,
dargestellt, als riesige Staubsauger, die alles um
Stellare Schwarze Löcher sind wirklich klein.
sie herum aufsaugen. Die Wahrheit ist – wie so
Obwohl ihre Masse ein Vielfaches der Sonnen-
oft – tatsächlich um einiges weniger dramatisch
masse ist, liegt ihr Durchmesser typischerweise
Stellare Schwarze Löcher sind nur ein Teil der
als die Fiktion: Schwarze Löcher sind wirklich
unter 30 Kilometern.
Geschichte, und sie sind in vielerlei Hinsicht
nicht so schrecklich.
wenn man der Oberfläche sehr nahe kommt.
einfach ein langweiliger Epilog des weitaus
Im Gegensatz zu ihrer Betrachtung in der Sci­
interessanteren Lebens der Sterne, dem wir uns
Schwarze Löcher gibt es in verschiedenen
ence-Fiction-Literatur sind diese Schwarzen
in Kapitel 5 näher widmen.
Formen und Größen. Seit den 1970er Jahren
Löcher in Wirklichkeit reichlich harmlos (auch
hatten die Wissenschaftler handfeste Belege für
wenn es die Explosionen, bei denen sie entste-
Die längere Geschichte und gleichzeitig die
die Existenz kleinerer Exemplare. Man nennt sie
hen, nicht sind). Würde sich die Sonne morgen
Stelle, an der das Weltraumteleskop Hubble einen
stellare Schwarze Löcher, weil sie der Endzustand
in ein Schwarzes Loch derselben Masse ver-
enormen wissenschaftlichen Beitrag geleistet hat,
im Lebenszyklus eines Riesensterns sind.
wandeln, würde die Erdumlaufbahn nicht einmal
liegt in der Untersuchung gigantischer Schwarzer
gestört werden – obgleich es hier plötzlich sehr
Löcher. Diese haben nicht nur ein paar Sonnen-
kalt und dunkel wäre.
massen, sondern sind viele Millionen oder sogar
Bei der Supernovaexplosion, die den Stern verzehrt, werden die äußeren Schichten des Sterns
Milliarden Male schwerer als unser Heimatstern,
abgestoßen, und gleichzeitig kollabiert der Kern
Ein Schwarzes Loch beeinflusst entfernte Objekte
und sie befinden sich im Zentrum der meisten,
zu einer unglaublich dichten Kugel. Da ihre Masse
nicht mehr, als es ein Stern derselben Masse tut.
wenn auch nicht aller großen Galaxien.
115
Layout-17.indd 115
11/10/2013 18:34
Jede Riesengalaxie hat
ein dunkles
Herz
Schon vor dem Start des Weltraumteleskops
Hubble war den Astronomen aufgefallen, dass
die Zentren der Galaxien irgendwie dichter und
heller waren als erwartet. Es verbarg sich dort
erheblich mehr Masse, als man mithilfe der
üblichen Verdächtigen – Sterne, Staub und Gas
– erklären konnte.
Frustrierenderweise waren die Teleskope der
damaligen Zeit einfach nicht leistungsstark
genug, um galaktische Zentren aufzulösen. Die
Frage, ob die Massenanziehung einfach auf
äußerst große und dichte Sternhaufen zurückzuführen sei, oder ob man auf eine exotischere
Erklärung wie ein gigantisches Schwarzes
Loch würde zurückgreifen müssen, war offen
geblieben.
Die Suche nach supermassereichen Schwarzen
Löchern in galaktischen Zentren war einer der
Hauptgründe, warum das Weltraumteleskop
Hubble eigentlich gebaut wurde, und viele seiner
ersten Beobachtungen widmeten sich dem Test
dieser faszinierenden Theorie.
Die Ergebnisse waren eindeutig.
Oben: Diese Bewegung verrät ein
Unten: Hinweise auf Schwarze Löcher
Schwarzes Loch
Dieses Spektrum des Zentrums der Galaxie Messier
In den Zentren vieler Galaxien, wo andere Teles-
Diese Darstellung veranschaulicht, wie man anhand
84 aus dem Jahr 1997 mag nicht viel hermachen, aber
kope nur weiße Schleier erkannten, konnte das
der Farben im Spektrum auf die Bewegung einer
es enthielt einen verlockenden Hinweis darauf, dass
Weltraumteleskop Hubble Materiescheiben aus-
Scheibe schließen kann. Dreht sich die Scheibe
sich im Zentrum der Galaxie ein supermassereiches
schnell im Uhrzeigersinn, so werden die Lichtwellen
Schwarzes Loch befinden könnte. Da auf einer Seite
auf der rechten Seite gestaucht, was sie blauer
der Materiescheibe eine Blauverschiebung und auf
erscheinen lässt. Die Lichtwellen auf der linken
der anderen eine Rotverschiebung auftritt, muss sich
Seite, die sich schnell von uns wegbewegen, werden
das Gas spiralförmig in das Schwarze Loch bewegen.
gestreckt, was sie röter macht. Der Effekt ist in diesem
Aus den Messwerten ergab sich, dass die Materie
Bild stark übertrieben dargestellt.
sehr schnell rotiert, was sich nur dann erklären ließ,
machen. Bei der Beobachtung einer dieser Scheiben im Zentrum einer Galaxie namens Messier
87 stellte man fest, dass sich ihre Spektralfarben
an den beiden Seiten leicht unterschieden. Eine
Seite war blauer als die andere, was auf eine sehr
schnelle Rotation der Scheibe hindeutete.
wenn sie um ein riesiges Schwarzes Loch kreiste.
Dieses optische Phänomen erinnert an das
akustische Phänomen, das wir wahrnehmen,
wenn ein Krankenwagen mit Martinshorn an uns
116
Layout-17.indd 116
11/10/2013 18:34
Messier 87 und sein gigantischer Jet
Eine Aufnahme der Galaxie Messier 87
durch das Weltraumteleskop Hubble aus
dem Jahr 2008. Sehen Sie sich den riesigen
Gasjet an, der im Zuge der gewaltigen
Prozesse um das zentrale Schwarze Loch
ausgestoßen wird. Die Beobachtungen aus
den frühen 1990er Jahren waren nicht so
beeindruckend, aber die ihnen zugrunde
liegende Forschung war von sehr hohem
Stellenwert.
Layout-17.indd 117
11/10/2013 18:34
Die Scheiben um Schwarze Löcher
Die supermassereichen Schwarzen Löcher in den
Zentren der Galaxien NGC 7052 (links) und
NGC 4621 (rechts) sind von rotierenden
Materiescheiben umgeben. Sehr oft handelt es sich
dabei um ein ziemlich aktives Gebiet, das heftig
fest. Daraus konnten sie wiederum schließen,
Quasar 3C 273
dass sich im Zentrum eine äußerst große Masse
Die Aufnahme zeigt ein supermassereiches
verstecken müsste, und zwar eine, deren Schwer-
Schwarzes Loch, das einen gigantischen Jet ausstößt
vorbeifährt: Seine Tonlage erhöht sich, wenn der
kraft ausreicht, um diese superschnelle Rotation
– einen Quasar. Würde der Jet auf der Sichtlinie zur
Wagen auf uns zu fährt und sie fällt, nachdem
zu erklären. Ihren Berechnungen zufolge musste
Erde liegen – so als blickten wir in das Schmalbündel
er an uns vorbeigefahren ist. Ein Objekt im
das eine Masse von rund 2 bis 3 Milliarden Son-
einer Taschenlampe - dann würde der Quasar noch
Weltraum, das sich auf uns zu bewegt, erscheint
nenmassen sein. Eine solche Masse kann sich
blauer, da seine Lichtwellen gestaucht werden.
nur auf so kleinem Raum verstecken, wenn es
Das genaue Ausmaß dieser Blauverschiebung
sich um ein supermassereiches Schwarzes Loch
Scheiben im Zentrum. Daraus schlussfolgerten
gibt Aufschluss über die Geschwindigkeit des
handelt – kein anderes Phänomen kann eine
sie, dass die meisten, wenn auch nicht alle gro-
Objekts. Für Objekte auf der Erde ist dieser Effekt
solche Materiekonzentration erklären.
ßen Galaxien, ebenfalls ein Schwarzes Loch im
Strahlung aussendet.
winzig. Deshalb ändert sich auch die Farbe des
Krankenwagens nicht, wenn er an uns vorbeifährt.
heller erscheinen als auf diesem Bild.
Zentrum besitzen – so auch unsere Milchstraße.
Durch weitere Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble und anderen Teleskopen
In den zwei Jahrzehnten seit dieser Entdeckung
Als sie die Farben der Scheibe im Zentrum von
konnten die Astronomen nicht nur bestätigen,
hat sich die Wissenschaft der supermassereichen
Messier 87 untersuchten, stellten die Wissen-
dass sich im Zentrum von Messier 87 ein super-
Schwarzen Löcher stark weiterentwickelt: Es geht
schaftler eine ausgesprochen hohe Rotationsge-
massereiches Schwarzes Loch befindet, sondern
nicht mehr um den Beleg ihrer Existenz, sondern
schwindigkeit von Hunderten Stundenkilometern
sie fanden auch bei vielen anderen Galaxien
um die Erklärung ihres merkwürdigen Verhaltens.
118
Layout-17.indd 118
11/10/2013 18:35
Die elliptische Riesengalaxie NGC 1132
hat ein gigantisches supermassereiches
Schwarzes Loch in seinem Zentrum, und
üblicherweise gehen große Schwarze
Löcher mit großen Galaxien einher. Dennoch
ist der genaue Zusammenhang zwischen
der Größe des Schwarzen Lochs und der
Größe seiner Wirtsgalaxie nicht vollständig
geklärt.
Layout-17.indd 119
11/10/2013 18:35
Nahaufnahme eines Quasars
Die Galaxie Markarian 231 enthält etwas,
das wie ein heller, vor ihr liegender Stern
wirkt. Auf vielen Hubble-Aufnahmen
wie dieser gibt es im Vordergrund
Milchstraßensterne, die die hinter ihnen
liegenden Galaxien überstrahlen. In
Wirklichkeit ist jedoch der helle Lichtpunkt
im Zentrum dieser Galaxie ein Quasar,
ein Jet aus Materie und Strahlung, der
sich bildet, wenn Staub und Gas in das
supermassereiche Schwarze Loch stürzen.
Layout-17.indd 120
11/10/2013 18:35
Die Erforschung supermassereicher Schwarzer Löcher
Zu- und Abflüsse eines Quasars
(künstlerische Darstellung)
Es gibt eine Grenze für die Geschwindigkeit, mit
der ein Schwarzes Loch wachsen kann. Zieht es die
Materie zu schnell ein, so heizt sich die Scheibe um
das Schwarze Loch stark auf und beginnt, die Materie
Die Erforschung supermassereicher Schwarzer
Das Gebiet um ein supermassereiches Schwar-
Löcher dauert an, und wie in der Spitzenfor-
zes Loch, das von ihm direkt beeinflusst wird,
schung üblich, gibt es mehr Fragen als Antworten.
ist Millionen Mal kleiner als seine Wirtsgalaxie.
wegzublasen, was dann das Wachstum wieder
verlangsamt.
Welche Art von Prozess könnte also die beiden
So haben die Wissenschaftler entdeckt, dass die
aneinander koppeln? Ist es die Galaxie, die die
Während Schwarze Löcher an sich unsichtbar
Masse eines Schwarzen Lochs und die Masse
Größe des Schwarzen Lochs bestimmt, oder
sind, da ihnen das Licht nicht entkommt, kann
der Galaxie um dieses Loch sehr stark zusam-
reguliert vielmehr das Schwarze Loch die Größe
man die mit ihm einhergehenden Phänomene
menhängen. Dies mag vernünftig erscheinen,
der Galaxie?
beobachten. Die um den Kern der Galaxie Mes-
die Gründe dafür sind aber vollkommen unklar.
sier 87 rotierende Gasscheibe ist ein Beispiel
Ein supermassereiches Schwarzes Loch kann
Es gibt ein weiteres Rätsel, das vielleicht mit die-
dafür; der riesige Gasjet, der aus ihrem Kern
mächtig sein, und seine Auswirkungen sind ziem-
sen unbeantworteten Fragen zusammenhängt.
schießt, ist ein anderes. Man nimmt an, dass der
lich tiefgreifend; im Vergleich zu der gewaltigen
Jet der Materie entspringt, die schnell aufgewir-
Galaxie, die es umgibt, ist es allerdings winzig.
belt wird, bevor sie dann ins Nichts verschwindet.
121
Layout-17.indd 121
11/10/2013 18:35
Nahaufnahme eines Quasars
Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie
ein Quasar aus der Nähe aussehen könnte:
Wir sehen eine wirbelnde Scheibe aus
Materie, die sich spiralförmig in ein winziges,
fast unsichtbares Schwarzes Loch zieht, und
zwei Jets, die von den dabei freigesetzten
gewaltigen Kräften abgefeuert werden.
Layout-17.indd 122
11/10/2013 18:35
Quasare
Gammablitze können heller sein, aber sie
Quasar ist die Abkürzung für quasi stella-
Lange Zeit konnten sich die Wissen-
res Objekt (Englisch: quasi-stellar object).
schaftler nicht darüber einigen, was hinter
Wie der Name schon sagt, sehen Quasare
solchen hellen Emissionen stecken könnte.
einfach wie Sterne aus, wenn man sie mit
Inzwischen sind aber fast alle Astronomen
einem Teleskop betrachtet. Abstands-
überein gekommen, dass es sich um das
messungen zeigen allerdings, dass sie
Leuchten der Materie handelt, während
weit außerhalb unserer Galaxis liegen,
sie in ein supermassereiches Schwarzes
und zwar in Entfernungen von Hunderten
Loch stürzt. Die Jets, die an den Polen
Millionen oder sogar Milliarden Lichtjahren.
des Schwar zen Lochs ausgestoßen
sind nur kurzlebig.
werden, zeigen in Richtung unserer Erde;
Ein Schwarzes Loch mit Schluckauf
Um selbst auf diese immensen Entfer-
dies macht die Quasare so hell. Zeigt der
nungen noch als hell leuchtende Sterne
Jet in eine andere Richtung, so wirkt das
monströsen Schwarzen Lochs gehört es, riesige
zu erscheinen, müssen Quasare wirklich
Zentrum der Galaxie lichtschwächer als ein
Blasen aus heißem Gas in den Weltraum zu
unglaublich hell sein. So sind sie die
Quasar, aber immer noch bemerkenswert
pusten. Wir beobachten die Magentätigkeit des
hellsten Langzeitphänomene im Univer-
hell. Man spricht dann von Galaxien mit
supermassereichen Schwarzen Lochs, das im
sum überhaupt. Vorübergehende Ereig-
einem aktiven Kern.
Zentrum der benachbarten Galaxie NGC 3079 sitzt.
Das dramatischste unter den Phänomenen, die
genügend Zeit verstrichen ist, um wirklich große
Eine Möglichkeit ist, Verschmelzungen von Gala-
mit Schwarzen Löchern einhergehen, nennt sich
Schwarze Löcher heranwachsen zu lassen.
xien anzuführen. Wenn zwei Galaxien kollidieren,
Quasar. Bei einem Quasar strahlt der Jet, der
Neueste Entdeckungen deuten jedoch darauf
werden Staub und Gas aus beiden Galaxien
durch die aufgewirbelte Materie um das Schwarze
hin, dass Quasare bereits nur eine Milliarde Jahre
durcheinander gewirbelt und ein Teil davon – so
Loch erzeugt wird, in unsere Richtung und leuch-
nach dem Urknall existierten – also weitaus frü-
die Theorie – könnte in die Nähe des Schwarzen
tet von der Erde aus gesehen extrem hell. Aus
her, als sich unserem heutigen Verständnis nach
Lochs gelangen. Sobald sich dann die Materie
unserem Blickwinkel überstrahlen Quasare oft die
erklären lässt.
spiralförmig in das Schwarze Loch bewegt,
Zu den schlechten Tischmanieren eines
nisse, wie Supernovaexplosionen oder
Galaxien, in denen sie liegen. Je mehr Materie
leuchtet das Zentrum der Galaxie als ein Quasar.
ein Schwarzes Loch gerade verspeist, umso
Eine Grundvoraussetzung für Quasare und ähn-
heller wird der Quasar und umso größer wird das
liche Phänomene, die durch supermassereiche
Neueste Untersuchungen mithilfe des Weltraum-
Schwarze Loch.
Schwarze Löcher gespeist werden, ist ein reich-
teleskops Hubble haben die Astronomen jedoch
licher Vorrat an Materie, die das Schwarze Loch
dazu geführt, dies in Frage zu stellen.
Quasare können so hell strahlen, dass das
verschlingen kann. Dass unsere eigene Galaxis
von ihnen emittierte Licht das ankommende
keinen Quasar in ihrem Zentrum besitzt, liegt
Im Jahr 2010 lud sich ein Team über 1000 Aufnah-
Gas und den Staub wegbläst; es gibt also eine
nicht etwa daran, dass es dort kein Schwarzes
men entfernter Galaxien aus Hubbles Datenarchiv
Grenze für die Geschwindigkeit, mit der Schwarze
Loch gäbe, sondern einfach an der fehlenden
herunter; einige Aufnahmen zeigten Quasare,
Löcher Materie verschlingen können, und somit
Materie in seiner Umgebung.
andere nicht, einige Galaxien waren verschmol-
auch eine Grenze für die Geschwindigkeit ihres
Wachstums.
zen, andere nicht. Bestünde ein Zusammenhang
Wie eigentlich ausreichend Materie – genug um
zwischen Verschmelzungen und Quasaren, so
einen Quasar zu speisen – zu dem Schwarzen
müssten Galaxien, die aus Verschmelzungen
Demnach sollte es in dem sehr weit entfernten
Loch im Herzen einer Galaxie gelangt, ist eine
hervorgegangen sind, wahrscheinlicher einen
Universum nicht viele helle Quasare geben,
weitere Frage, die Wissenschaftler versuchen zu
Quasar in ihrem Zentrum aufweisen als solche,
da dort seit dem Urknall einfach noch nicht
beantworten.
bei denen dies nicht der Fall war.
123
Layout-17.indd 123
11/10/2013 18:35
Ob eine Gala xie aus einer Verschmelzung
hervorgegangen ist oder nicht, ist eine ziemlich
subjektive Entscheidung. Um eine unterbewusste
Beeinflussung zu vermeiden, verdeckte das
Team die Zentren der Galaxien (sodass man
die Quasare nicht sehen konnte). Dadurch war
Gammablitze – ein endlich
gelüftetes Geheimnis?
sichergestellt, dass die Ergebnisse nicht versehentlich verfälscht wurden.
Gammablitze sind kurze und intensive
Galaxien liegt. Was sie aber genau auslöst,
Strahlungsausbrüche, die erstmals in den
ist weiterhin Gegenstand aktiver Forschun-
Die eben beschriebene Vorgehensweise ist auch
1960er Jahren von Militärsatelliten entdeckt
gen, obgleich manche Wissenschaftler
bei medizinischen Tests üblich, wo Ärzte nicht
wurden. Eigentlich waren die Satelliten dazu
glauben, dass es einen Zusammenhang
wissen, welcher Patient ein echtes Medikament
gedacht, Atomwaffentests auf der Erde
mit speziellen Supernovaexplosionen gibt,
erhalten hat und welcher ein Blindpräparat. Dies
aufzuspüren. Schnell wurde klar, dass die
in denen äußerst schwere Sterne enden.
ist eine Möglichkeit sicherzustellen, dass die
beobachteten Ausbrüche nicht von der Erde
Vielleicht ist dies aber noch nicht die ganze
Ansichten des Experimentators nicht das Ergeb-
stammten, obgleich ihre tatsächliche Quelle
Geschichte. Im Jahr 2011 untersuchten Wis-
nis beeinflussen.
noch unklar blieb. Dies war besonders
senschaftler mithilfe des Weltraumteleskops
irritierend, da die Ausbrüche ziemlich
Hubble einen ungewöhnlichen Gammablitz,
Das Team ging dann die Aufnahmen durch und
häufig vorkamen, typischerweise etliche
der aus dem Zentrum einer weit entfernten
entschied, ob die Galaxien verschmolzen waren
Male pro Tag. In den letzten Jahren haben
Galaxie stammte. Diese Wissenschaftler
oder nicht. Als sie die Zentren der Galaxien
das Weltraumteleskop Hubble und andere
glauben, dass der Blitz von einem Stern
aufdeckten, erwarteten sie, dass die verschmol-
Teleskope am Boden und im Weltraum
stammen könnte, der von dem super-
zenen Galaxien gleichzeitig auch diejenigen sind,
einige Fortschritte auf dem Weg gemacht,
massereichen Schwarzen Loch im Herzen
die einen Quasar in ihrem Zentrum beherbergen.
die Natur der Blitze zu enthüllen und zu
seiner Galaxie auseinander gerissen wurde.
Das Ergebnis entsprach nicht den Erwartungen
beweisen, dass ihre Quelle in entfernten
des Teams.
Zu ihrer Überraschung stellten die Mitglieder
des Teams fest, dass es überhaupt gar keinen
Zusammenhang zwischen verschmelzenden
Galaxien und dem Auftreten von Quasaren gibt
und so ein anderer Prozess für die Ausbildung
von Quasaren verantwortlich sein muss. Nachfolgestudien an Galaxien in verschiedenen
Entfernungen scheinen dieses überraschende
Resultat zu bestätigen. Somit werden sich die
Astronomen weiter den Kopf darüber zerbrechen
müssen, was Quasare überhaupt erst einmal zum
Leuchten bringt.
Ein fünffacher Quasar
Dem Einsteinkreuz (S. 85) ähnlich, ist dies der bisher einzige Fall eines „fünffachen Quasars“, bei dem fünf Bilder
eines entfernten Quasars durch einen Galaxienhaufen erzeugt werden, der wie eine Gravitationslinse wirkt. Vier
Bilder sind als hell leuchtende weiße Lichtpunkte um die zentrale elliptische Galaxie zu erkennen. Das fünfte Bild
versteckt sich hinter dieser Galaxie, was sie heller erscheinen lässt.
124
Layout-17.indd 124
11/10/2013 18:35
Künstlerische Darstellung eines
Quasars
Diese künstlerische Darstellung zeigt,
wie ein von einem Schwarzen Loch
angetriebener Quasar mit einer Masse von
2 Milliarden Sonnenmassen aussehen
könnte.
Layout-17.indd 125
11/10/2013 18:35
8
Layout-17.indd 126
11/10/2013 18:35
Der dunkle
Kosmos
Die Geschichte der Astronomie ist sowohl eine Geschichte zunehmenden Verständnisses und Wissens als auch
eine Geschichte zunehmender Rätsel. Noch vor einem Jahrtausend ahnte die Menschheit nichts von Umlaufbahnen
oder Galaxien; die Natur der Sterne war unbekannt, und selbst die Planeten betrachtete man lediglich als wandernde
Sterne, die nicht der geordneten Bewegung des Himmels folgten. Dies machte das bekannte Universum zu einem
ziemlich überschaubaren und kleinen Ort.
Über die Jahrhunderte hat dann jede neue
So wissen wir heute, dass wir in einem Kosmos
Zwei Entdeckungen des 20. Jahrhunderts spiel-
Entdeckung nicht nur unser Wissen erweitert,
leben, der von Hunderten von Milliarden Galaxien
ten bei diesem Erkenntnisprozess eine tiefgrei-
sondern auch das Ausmaß des uns bekannten
bevölkert ist, die Hunderte von Milliarden Sterne
fende Rolle. Sie laufen unter den geheimnisvollen
Universums. Mit jeder neuen Entdeckung werden
beheimaten, von denen wahrscheinlich die
Namen Dunkle Materie und Dunkle Energie.
wir uns aber auch immer mehr bewußt, wie viel
meisten von Planeten umgeben sind. Aber die
Gemeinsam beherrschen sie das Universum. Und
wir noch nicht wissen.
Chance, dass wir jemals zu einem aussagekräf-
paradoxerweise ist ihr Nachweis fast unmöglich.
tigen Wissen über viele dieser zahllosen Welten
gelangen, scheint gering.
Ein Querschnitt des Universums
Diese Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble
über einen Zeitraum von 14 Stunden liefert einen
bemerkenswerten Querschnitt des Universums
in einem Ausschnitt, der zufällig gewählt wurde
und etwas vielfältiger ist als üblich. Die Aufnahme
zeigt Objekte in verschiedenen Entfernungen und
Stadien der kosmischen Geschichte, angefangen
von unmittelbaren kosmischen Nachbarn bis hin
zu Galaxienhaufen und Gravitationslinsen aus den
Anfangsjahren des Universums.
127
Layout-17.indd 127
11/10/2013 18:35
Die Vorhersage Dunkler
Materie
Schon in den 1930er Jahren fiel den Astronomen
auf, dass die Rotationsgeschwindigkeiten der
Galaxien nicht sinnvoll waren. Die Verteilung der
Sterne in den Galaxien und die Bewegung ihrer
Spiralarme ließen sich nur dann miteinander in
Einklang, wenn es in den Galaxien einen großen
Anteil verborgener Materie gab.
Astronomen können ziemlich gut im Dunkeln
sehen. Während Objekte gewöhnlich heiß sein
müssen, damit sie im sichtbaren Licht leuchten,
erscheinen selbst sehr kalte Objekte hell, wenn
man sie im Infraroten oder mit Radioteleskopen
beobachtet. Nur war die hypothetische verborgene Materie auch im Infraroten unsichtbar. So
konnte man die zusätzliche Masse nicht einfach
durch die Behauptung erklären, dass die verborgene Masse kalt und dunkel sei.
Entweder existierte die Dunkle Materie und war
von Natur aus vollkommen unsichtbar, oder
sie existierte nicht, und die Berechnungen der
Galaxienbewegungen – und damit die ihnen
zugrundeliegenden Bewegungsgesetze – waren
komplett falsch.
Anfangs mag es verlockend gewesen sein, die
Berechnungen anzuzweifeln, doch allmählich
sammelten sich die Belege dafür, das es die
Dunkle Materie wirklich gab, und inzwischen
zweifelt keiner mehr ernsthaft an ihrer Existenz.
Seither haben die hochaufgelösten Bilder des
Weltraumteleskops Hubble erstaunliche Belege
dafür geliefert, dass der Kosmos schon von
Natur aus eine riesige Menge verborgener Masse
enthält.
Das Netz aus Dunkler Materie
Heute wissen wir, dass das Universum, das wir im sichtbaren Bereich des Lichts beobachten, nur ein kleiner
Bruchteil – nämlich ungefähr ein Zwanzigstel – dessen ist, was tatsächlich dort draußen existiert. Diese
Computersimulation zeigt das Gerüst aus Dunkler Materie, das die großräumige Struktur des Universums
beeinflusst, indem es die Lage und das Verhalten der Galaxiengruppen und Galaxienhaufen bestimmt.
128
Layout-17.indd 128
11/10/2013 18:35
Eine rotierende Spiralgalaxie
Messier 77, eine typische
Spiralgalaxie, in einer Aufnahme des
Weltraumteleskops Hubble. Messungen
der Rotationsgeschwindigkeiten von
Spiralgalaxien deuten darauf hin, dass
sie eine große Menge verborgener Masse
enthalten. Wäre tatsächlich nur die Masse
vorhanden, die wir in Form von Staub, Gas
und Sternen beobachten, würden sich
die Spiralgalaxien allmählich aufwickeln,
weil die äußeren Regionen langsamer
rotieren würden als die inneren. In
Wirklichkeit geht aus den Beobachtungen
der Astronomen jedoch hervor, dass die
Rotationsgeschwindigkeiten der Galaxien
von den mittleren Bereichen bis hin zu
den äußeren im Wesentlichen gleich sind.
Dies lässt sich leicht erklären, wenn man
annimmt, dass es bis in den Halo der
Galaxie hinein eine große Menge Dunkler
Materie zwischen den Sternen gibt.
Layout-17.indd 129
11/10/2013 18:35
Der Nachweis Dunkler Materie
Wie aber kann das Weltraumteleskop Hubble
Sonne war dann während der Sonnenfinsternis
Beispiele für den Gravitationslinseneffekt
Dunkle Materie überhaupt aufspüren, wenn sie
tatsächlich geringfügig, aber messbar gegen-
Der Gravitationslinseneffekt tritt um massereiche
doch vollkommen unsichtbar ist? Der Schlüssel
über ihrer Position am Nachthimmel – fernab der
Objekte auf. Am offenkundigsten ist dies bei
steckt in Albert Einsteins berühmter allgemeiner
Sonne – verschoben.
Galaxienhaufen, wo die riesige Masse des
Haufens (der sowohl gewöhnliche als auch
Relativitätstheorie.
Um große Massenkonzentrationen, wie GalaxienLicht breitet sich immer geradlinig aus. Eines der
haufen, wirkt sich dieser Effekt jedoch weitaus
verwirrendsten Ergebnisse der Einstein‘schen
dramatischer aus als in Form einer winzigen
Theorie ist allerdings, dass der Raum selbst nicht
Verschiebung der Position eines Sterns, insbe-
zwangsläufig geradlinig ist. Die Masse und die
sondere durch die Augen eines Teleskops wie
mit ihr verbundene Schwerkraft krümmen und
Hubble. Der gekrümmte Raum um die Galaxien
verzerren auf raffinierte Weise das Gewebe des
hinterlässt in den Aufnahmen, die das Weltraum-
Raums. Selbst wenn sich also das Licht geradli-
teleskop Hubble von Galaxienhaufen gemacht
nig ausbreitet, kann der Raum, durch den es sich
hat, eindeutige Spuren: Das Licht entfernterer
ausbreitet, gekrümmt sein. Infolgedessen ist auch
Objekte wird durch die Haufen bis zur Unkennt-
der Lichtweg immer leicht zu Objekten mit einer
lichkeit gestreckt und gestaucht.
Dunkle Materie enthält) das Licht ablenkt, das
von weiter entfernten Galaxien stammt, sodass
sie verzerrt und oft mehrfach abgebildet werden.
Gravitationslinsenobjekte am Himmel sind ein Hinweis
auf verborgene Masse in Form von Dunkler Materie.
großen Masse hin gekrümmt.
Ferne Galaxien erscheinen grotesk deformiert,
Zu einem berühmten Test dieser Theorie kam es
aber auch merkwürdig aufgehellt. Da das Licht
im Jahr 1919, als ein Team von Wissenschaft-
durch die in den Galaxienhaufen konzentrierte
lern unter der Leitung von Sir Arthur Eddington
Materie ähnlich gekrümmt wird wie durch eine
die Sonne während einer Sonnenfinsternis
Linse, nennt man dieses Phänomen auch
beobachtete. Nach der Einstein’schen Theorie
Gravitationslinseneffekt.
sollten Sterne nahe der Sonne aufgrund des
eben beschriebenen Effekts leicht in Richtung
Viele Entdeckungen, die das Weltraumteleskop
Sonne verschoben sein. Dies ließ sich allerdings
Hubble in Bezug auf sehr entfernte und licht-
nur während einer Sonnenfinsternis testen,
schwache Objekte im Universum gemacht hat,
da die Sonne sonst am Taghimmel alle Sterne
waren nur dank der Hilfe dieser natürlichen Linsen
überstrahlt. Die Position der Sterne nahe der
möglich.
Die allgemeine Relativitätstheorie auf
dem Prüfstand
Eine von Eddingtons Fotografien der Sonnenfinsternis
im Jahr 1919. Sterne nahe der Sonne (markiert) waren
tatsächlich im Vergleich zu ihrer üblichen Position am
Nachthimmel „verschoben“, da ihr Licht durch das
Schwerefeld der Sonne abgelenkt wurde. Dies war
eines der zahlreichen Beweisstücke, die Einsteins
revolutionäre Theorien im frühen 20. Jahrhundert
stützten.
130
Layout-17.indd 130
11/10/2013 18:35
Vermessung der Dunklen Materie in
einem Galaxienhaufen
Abell 1689 ist ein Galaxienhaufen mit starker
Gravitationslinsenwirkung, um den die
verzerrten Umrisse der Hintergrundgalaxien
verstreut sind. Anhand der Lage und
der Natur dieser Verzerrungen können
die Astronomen die Menge und die
Verteilung der Dunklen Materie in dem
Haufen abschätzen. Das Ergebnis dieser
Abschätzung ist hier in blassem Blau über
die Aufnahme des Weltraumteleskops
Hubble gelegt. Die Verteilung der Dunklen
Materie ist der Verteilung der sichtbaren
Materie nicht ganz unähnlich – klumpig und
hauptsächlich um das Zentrum des Haufens
konzentriert.
Layout-17.indd 131
11/10/2013 18:36
Durch die Schwerkraft gekrümmt
Dieses Bild eines Galaxienhaufens weist
einige der klassischen Merkmale eines Raums
auf, der durch die Schwerkraft gekrümmt
wurde. Bei den beiden markierten Objekten
handelt es sich tatsächlich um ein und
dasselbe Objekt. Das Licht der entfernten
Galaxie hat zwei verschiedene Wege durch
den Haufen genommen, sodass wir zwei
Bilder dieser Galaxie sehen. Eines wurde auf
seinem Weg grotesk verzerrt, sodass es wie
ein Space Invader aussieht. Die diagonalen
Striche in der Aufnahme sind andere entfernte
Galaxien, deren Bilder durch die Schwerkraft
des Haufens gestreckt wurden.
Auch das Bild der Galaxie in der oberen
rechten Ecke ist seltsam, aber kein Ergebnis
des Gravitationslinseneffekts. Der violette
Tropfeneffekt entsteht durch heißes
interstellares Gas, das aus der Galaxie
gezogen wird, während sie sich durch eine
dichtere Region aus intergalaktischem Gas
bewegt (vgl. den nachfolgenden Abschnitt
über Ram Pressure Stripping).
Anhand der Verzerrungen, die der
Gravitationslinseneffekt verursacht, kann
man die Lage und die Menge der Masse in
einem Galaxienhaufen bestimmen; es zeigt
sich, dass es weit mehr Materie gibt als
augenscheinlich vorhanden – die Masse der
mysteriösen Dunklen Materie übersteigt die
Masse der gewöhnlichen Materie bei Weitem.
Layout-17.indd 132
11/10/2013 18:36
Ist dies die entfernteste Galaxie, die
bislang beobachtet wurde?
Gravitationslinsen sind nicht nur kosmische
Kuriositäten, sondern für Astronomen auch
nützlich. Die Ansammlung heller Galaxien
in dieser Aufnahme ist ein Galaxienhaufen
mit der Bezeichnung MACS J0647. Es
stellt sich heraus, dass die drei winzigen
roten Lichtpunkte in der Aufnahme drei
einzelne vergrößerte Bilder einer äußerst
weit entfernten Galaxie sind. Sofern
ihre geschätzte Entfernung durch das
Weltraumteleskop James Webb bestätigt
wird, beobachten wir die Galaxie nur 420
Millionen Jahre nach dem Urknall, was
sie zu einer der entferntesten Galaxien
macht, die jemals beobachtet wurden. Die
Gravitationslinse verstärkt das Licht, sodass
die sonst zu lichtschwache Galaxie für die
Augen des Weltraumteleskops Hubble
sichtbar wird.
Layout-17.indd 133
11/10/2013 18:36
Gravitationslinsen verraten uns allerdings nicht
Also können die Astronomen dank der Rotati-
Wenn Galaxienhaufen kollidieren
nur etwas über Objekte im weit entfernten Uni-
onsgeschwindigkeiten der Galaxien und des
Dunkle Materie verhält sich nicht wie gewöhnliche
versum. Vielmehr verraten sie uns auch etwas
Gravitationslinseneffekts nun sicher sein, dass
Materie. Wenn Galaxienhaufen miteinander kollidieren,
über die sehr merkwürdigen Eigenschaften der
Dunkle Materie existiert. Mit den Massenkarten,
prallt das Gas in ihnen aufeinander und heizt sich auf,
Dunklen Materie.
die anhand der Beobachtungen des Weltraumte-
sodass es Röntgenlicht emittiert. Anders die Dunkle
leskops Hubble erstellt wurden, haben sie sogar
Durch Vermessung der Verzerrungen in den
ein ziemlich detailliertes Bild davon, wo sie liegt.
Bildern entfernter Gala xien, die durch den
Und das, obwohl sie bei herkömmlichen Beob-
Gravitationslinseneffekt eines Galaxienhaufens
achtungen vollkommen dunkel bleibt.
erzeugt wurden, konnten die Astronomen genau
Materie in den beiden Haufen: Die Halos aus Dunkler
Materie durchdringen sich einfach ohne jede Reibung.
Diese Darstellung des Galaxienhaufens MACS J0025
verdeutlicht dieses seltsame Phänomen drastisch.
Das Bild ist eine Überlagerung zweier Aufnahmen.
bestimmen, wie die Masse im Haufen verteilt ist,
Die enormen Mengen Dunkler Materie, die sich
Rot erscheint die gewöhnliche Materie (wie sie vom
indem sie die Form und Masse der Linse rekon-
in Galaxienhaufen versammeln, lenken das Licht
Chandra Röntgenteleskop beobachtet wurde) und
struierten. Die Rekonstruktionen an zahlreichen
in ziemlich drastischer und optisch beeindru-
blau die Dunkle Materie (deren Verteilung durch
Galaxienhaufen ergab immer dasselbe Resultat:
ckender Weise ab. Wir beobachten effektvolle
Vermessung von Gravitationslinseneffekten in
Sterne, Gas und Nebel in den Galaxien sind
Lichtbögen und grotesk verzerrte Galaxien. Aber
Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble bestimmt
nicht die Hauptträger der Masse eines Haufens.
auch die weniger konzentrierte Dunkle Materie
wurde). Die gewöhnliche Materie hat sich bei der
Ihr Beitrag zur Gesamtmasse ist weniger als ein
aus einzelnen Galaxien und sogar aus dem Raum
Kollision hauptsächlich im Zentrum des neuen
Fünftel, der Rest ist Dunkle Materie – derselbe
zwischen den Galaxien hinterlässt ihre Spur im
Schluss, den man schon Jahrzehnte zuvor bei der
Licht von Hintergrundgalaxien. Im Vergleich zu
Beobachtung der Rotationsgeschwindigkeiten
den spektakuläreren Auswirkungen des starken
von Spiralgalaxien gezogen hatte.
Linseneffekts ist dieser Effekt wesentlich feiner
Haufens angesammelt, während die gespenstische
Dunkle Materie von der Kollision unberührt blieb und
so verteilt ist, als wäre nichts passiert.
und man bezeichnet ihn daher als schwachen
Gravitationslinseneffekt.
134
Layout-17.indd 134
11/10/2013 18:36
Die erste dreidimensionale Karte Dunkler Materie
Durch Auswertung der schwachen
Gravitationslinseneffekte in den Daten aus der
COSMOS-Durchmusterung des Himmels konnten
Astronomen diese dreidimensionale Karte der
Verteilung der Dunklen Materie (blau) konstruieren.
Sie bietet einen ersten Blick auf die netzartige
großräumige Verteilung der unsichtbaren Dunklen
Materie im Universum, die einen Großteil seiner
Masse ausmacht. Diese künstlerische Darstellung
stützt sich auf echte Daten. Die Karte offenbart ein
loses Netzwerk aus Fäden Dunkler Materie, die sich
unter der unerbittlichen Massenanziehung allmählich
zusammenballt und mit der Zeit (nach links) klumpiger
wird.
Mithilfe komplexer mathematischer Algorithmen
kann man die Gestalt von Galaxien statistisch
bestimmen; dies erlaubt den Astronomen, die
großräumige Materieverteilung im Raum über
weite Entfernungen zu messen und so die dort
vorhandene Materie zu „wiegen“. Um ein vernünftiges Ergebnis zu erhalten, muss man eine
riesige Anzahl von Galaxien über große Bereiche
des Himmels untersuchen, und gleichzeitig muss
man ihre Form ultrapräzise bestimmen. Große
Bereiche des Himmels bildet man am besten
mit Bodenteleskopen ab, während bei den ultrapräzisen Messungen das Weltraumteleskop
Hubble seinen Heimvorteil hat. Aus den Messungen des Weltraumteleskops Hubble erstellten
Wissenschaftler im Jahr 2006 sogar die erste
dreidimensionale Karte über die Verteilung der
Dunklen Materie in einem Teil des Universums.
Sie enthüllte ein Netzwerk aus Fäden Dunkler
Materie, das – wie theoretisch vorhergesagt –
über kosmische Zeitskalen immer klumpiger wird.
Die größte elliptische Galaxie
Die Galaxie NGC 4874 im Zentrum des Coma-Haufens
hat zahlreiche kleinere Galaxien vereinnahmt und
ist zu einer der größten Galaxien herangewachsen,
die wir heute kennen. Sie ist eine elliptische
Riesengalaxie, die rund zehnmal größer ist als die
Milchstraße. Es gibt hier vieles, was das Interesse
eines Beobachters weckt. So sind die sternähnlichen
Punkte um die Galaxie NGC 4874 keine einzelnen
Sterne, sondern Kugelsternhaufen. Mehr als 30 000
Kugelsternhaufen sind bekannt, die um diese
Galaxien kreisen – eine riesige Anzahl verglichen mit
den weniger als 200 bei unserer Milchstraße.
135
Layout-17.indd 135
11/10/2013 18:36
Abell 2218
Abell 2218, ein mächtiger Galaxienhaufen,
der aus Tausenden von einzelnen Galaxien
besteht, vergrößert die Abbilder verborgener
Galaxien nicht nur, sondern verzerrt sie auch
zu langen, schmalen Lichtbögen.
Layout-17.indd 136
11/10/2013 18:36
Abell 383
Die elliptische Riesengalaxie im Zentrum des
Galaxienhaufens Abell 383 enthält so viel
Masse in Form von Dunkler Materie, dass
sie durch ihren Gravitationslinseneffekt das
Licht zu langen Lichtbögen um sie herum
krümmt.
Layout-17.indd 137
11/10/2013 18:36
ZwCl 1358+62
Der Galaxienhaufen ZwCl 1358+62 besteht
aus mindestens 150 einzelnen Galaxien.
Diese Aufnahme zeigt über die gesamte
Fläche verstreut zahlreiche blaue, rote und
orangefarbene Lichtbögen. Es handelt sich
dabei um verzerrte und vergrößerte Abbilder
von Galaxien, die sich hinter dem Kern des
Haufens befinden.
Layout-17.indd 138
11/10/2013 18:37
Abell 370
Abell 370 war einer der allerersten
Galaxienhaufen, bei denen Astronomen
einen Gravitationslinseneffekt beobachteten.
In der Mitte der 1980er Jahre konnten
Astronomen durch Bodenbeobachtungen
des riesigen Lichtbogens in der Nähe des
rechten Randes der Aufnahme feststellen,
dass der Bogen keine bestimmte Struktur
im Haufen war, sondern das durch die
Gravitationslinse vergrößerte Abbild eines
Objekts in doppelter Entfernung.
Layout-17.indd 139
11/10/2013 18:37
Das kosmische Netz
Galaxienhaufen sind die größten sichtbaren
Strukturen im Universum, die sich unter ihrer
gegenseitigen Massenanziehung entwickelt
haben und weiter durch sie zusammengehalten werden. Dennoch sind diese Haufen nicht
die allergrößten Strukturen im Universum. Die
allergrößten Strukturen gehen auf den Urknall
zurück. Sie entwickelten sich nicht allmählich
wie Sterne und Galaxien; sie waren von Anfang
an vorhanden.
Als das Universum im Urknall entstand, war es
mit Gas gefüllt und nahezu strukturlos. Heute
stehen praktisch masselose Weiten, die sich über
Millionen Lichtjahre erstrecken, solchen Gebieten
wie unserem Planetensystem gegenüber, die
voll von Materie sind. Das frühe Universum war
dagegen sehr gleichförmig. Das Gas, das den
Kosmos ausfüllte, wies nur winzige Dichtefluktuationen auf, die aus den ersten Millisekunden des
Urknalls herrührten, als das gesamte Universum
nur auf einer mikroskopischen Skala existierte.
Diese Dichtefluktuationen stellten allerdings
schon damals die Weichen für die heutige Gestalt
des Universums: Aus den dichteren Gebieten
im frühen Universum entstanden die dichteren
Gebiete von heute. So hat das Universum auf
sehr großen Skalen die Gestalt eines Netzes aus
Fäden, sogenannten Filamenten, und Bahnen
aus Dunkler Materie, denen die Galaxien folgen
und an deren Kreuzungspunkten sich Galaxienhaufen bilden.
Das kosmische Netz
Diese großräumige Struktur, das sogenannte
Diese Darstellung ist das Ergebnis einer der größten Computersimulationen über das Wachstum der Struktur
kosmische Netz, wurde schon vor Jahrzehnten
der Dunklen Materie und der Galaxien, die je ausgeführt wurden. Deutlich zeichnet sich das Netzwerk mit
vermutet, zum Teil aufgrund von Computerrekon-
Knotenpunkten ab, an denen Galaxienhaufen wachsen, da sich die Galaxien entlang der Filamente bewegen.
struktionen der Bedingungen zum Zeitpunkt des
Urknalls und zum Teil aufgrund der Untersuchung
der Abstände zwischen den Galaxien, aus denen
Wissenschaftler durchsuchten eine große und
die Galaxien am dichtesten liegen, sondern sich
hervorgeht, dass sich Galaxien in Wänden und
sehr detaillierte Karte des riesigen Galaxienhau-
auch entlang eines gekrümmten Filaments aus
Reihen anordnen.
fens MACS J0717 nach den verzerrten Bildern von
dem hinteren Teil des Haufens erstreckt.
Hintergrundgalaxien, die der schwache GravitaDer Beweis, dass die Haufenbildung der Galaxien
tionslinseneffekt erzeugt. Indem sie daraus die
Zusammen mit ähnlichen, weniger detaillierten
eine ihr zugrundeliegende Struktur der Dunklen
Verteilung der Dunklen Materie in und um den
Beobachtungen, die ein paar Monate früher
Materie widerspiegelt, wurde jedoch erst durch
Haufen MACS J0717 rekonstruierten, konnten
mit dem japanischen Bodenteleskop Subaru
eine weitaus neuerliche Entdeckung im Jahr
die Wissenschaftler zeigen, dass die Dunkle
gemacht wurden, war dies der erste konkrete
2012 vom Weltraumteleskop Hubble erbracht.
Materie nicht nur im Haufen konzentriert ist, wo
Nachweis eines Teils des kosmischen Netzes.
140
Layout-17.indd 140
11/10/2013 18:37
Ein Filament im kosmischen Netz
Die Untersuchung der
Gravitationslinseneffekte in und um den
Galaxienhaufen MACS J0717 im Jahr
2012 offenbarte, dass sich die Dunkle
Materie entlang eines Filaments weit über
den Galaxienhaufen hinaus erstreckt.
Der Galaxienhaufen ist im oberen Teil der
Aufnahme zu sehen. Dem überlagert ist
die Verteilung der Dunklen Materie blau
dargestellt. Die Dunkle Materie erstreckt
sich allerdings über den Haufen hinaus bis
in den unteren Teil der Aufnahme hinein.
Zusammen mit einer anderen Beobachtung,
die ein paar Monate früher mit dem
japanischen Teleskop Subaru gemacht
wurde, ist dies der erste direkte Nachweis
eines Filaments aus Dunkler Materie im
kosmischen Netz.
Layout-17.indd 141
11/10/2013 18:37
Ram Pressure
Stripping: eine
unsichtbare
Kraft in Galaxienhaufen
Galaxienhaufen sind manchmal recht ungastliche
Orte. Das kosmische Netz schiebt immer neue
Galaxien nach und Galaxienhaufen verschmelzen ab und zu mit anderen. Dies kann die
Galaxien in einem Haufen ziemlich beuteln. Ein
faszinierendes Phänomen, das man mitunter
in Galaxienhaufen beobachtet, trägt den etwas
unglücklichen Namen Ram Pressure Stripping (zu
deutsch etwa Staudruckberäumung).
Dieses gewaltige galaktische Räumungsmanöver
ist auf eine unsichtbare Zugkraft zurückzuführen,
die in einem Objekt hervorgerufen wird, während
es sich durch das überhitzte Gas im Zentrum des
Galaxienhaufens bewegt. Die Sterne sind von der
Kollision nicht ernsthaft betroffen, wohl aber der
Staub und das Gas in der Galaxie. Sie werden
bei der Kollision aus der Galaxie herausgerissen. Das herausgerissene Material bildet dann
Schockwellen, Tropfen oder Streifen. Obgleich
Hubbles Aufnahmen dieses Phänomens nur
Standbilder sind, scheinen die Galaxien, die
einem Ram Pressure Stripping unterliegen, mit
ihrer offensichtlichen Bewegung praktisch aus
der Aufnahme herauszuwirbeln. Unterstrichen
wird der dramatische Zustand der Galaxie durch
ein lebendiges Bild von gespenstisch wirkendem
Gas, das aus der Galaxie in hell leuchtenden
Taschen neuer Sternbildung herausgetrieben
Ram Pressure Stripping
wird.
Vor einem hellen Hintergrund zeichnet sich die Galaxie ESO 137-001 (links) ab, während sie durch das Herz
des Galaxienhaufens Abell 3628 läuft. Eine unsichtbare Kraft, das sogenannte Ram Pressure Stripping, zerreißt
Die Untersuchungen des Ram Pressure Stripping
verhelfen den Astronomen zu einem besseren
Verständnis der Mechanismen, die die Entwicklung der Galaxien vorantreiben. So können sich
nach dieser Schockbehandlung in einer Galaxie
keine neuen Sterne mehr bilden.
gewaltsam das Innere dieser Spiralgalaxie und zieht es hinaus in den Raum. Als verräterische Spuren dieses
kosmischen Krimis bleiben hell leuchtende blaue Streifen.
NGC 4522 (rechts) ist ein anderes spektakuläres Beispiel einer Spiralgalaxie, die gegenwärtig ihres Gases beraubt
wird. Die Galaxie gehört zum Virgo-Galaxienhaufen, und ihre schnelle Bewegung durch den Haufen führt zu
starken Winden in der Galaxie, da sie ihr Gas zurücklässt. In dieser Hubble-Aufnahme erkennt man eine Vielzahl
neu gebildeter Sternhaufen, die sich in dem abgestreiften Gas entwickelt haben.
142
Layout-17.indd 142
11/10/2013 18:37
Die Offenbarung der Dunklen Energie
Das Wesen der Dunklen Materie ist schwer zu
Die Messung der Expansionsgeschwindigkeit des
Die Menge der Dunklen Energie im Kosmos ist
erfassen, aber nachdem sie schließlich beobach-
Universums war eine noch schwierigere Aufgabe;
riesig. Nach der Einstein‘schen Relativitätstheorie
tet wurde, passte sie gut in das Bild der Astrono-
die Messungenauigkeit ihres Wertes betrug vor
sind Masse und Energie äquivalent. So erzeugen
men. Sowohl Vorhersagen über die Bewegung
dem Start von Hubble rund 50%. Eine der offenen
Sterne aus Masse Energie.
von Galaxien als auch Theorien über den Urknall
Fragen des 20. Jahrhunderts war, wie sich die
Schätzt man die Energie ab, die man braucht,
legten die Existenz der Dunklen Materie nahe,
Expansion des Universums verlangsamt. Würde
um die beobachtete beschleunigte Expansion
sodass es am Ende keine Überraschung mehr
sie sich allmählich ausschleichen und nahezu
des Universums zu erklären, offenbart sich etwas
war, als man sie tatsächlich fand.
zum Stillstand kommen, wobei die Galaxien im
ziemlich Erstaunliches: Das Universum muss zu
Universum dann im Wesentlichen statisch wären?
rund Dreivierteln aus Dunkler Energie bestehen.
Ganz unerwartet kam jedoch ein Durchbruch,
Oder würde die Masse des Universums ausrei-
Den Löwenanteil des Rests bildet die Dunkle
der in den 1990er Jahren mithilfe von Daten
chen, um die Expansion unter ihrer Schwerkraft
Materie, und nur 5% des Universums besteht aus
verschiedener Teleskope, darunter des Welt-
insgesamt zu stoppen und schließlich für das
der gewöhnlichen Materie, die wir kennen und um
raumteleskops Hubble, gelungen war und der
Universum den Rückwärtsgang einzulegen?
uns herum beobachten.
veränderte. Er brachte ihren Entdeckern im Jahr
Wäre die Schwerkraft so groß, dass das Univer-
Der dunkle Kosmos ist wohl die größte Entde-
2011 den Nobelpreis für Physik ein.
sum wieder kontrahiert, würde der Kosmos in
ckung aller Zeiten – ein dunkler und größtenteils
ferner Zukunft in einem sogenannten Big Crunch
unbekannter Kosmos, der 20-mal massereicher
in sich zusammenstürzen.
ist als das Universum, das wir bisher zu kennen
unser Verständnis des Universums grundlegend
Dass das Universum expandiert, war den Wissenschaftlern seit den Tagen Edwin Hubbles
glaubten. Er ist auch ein Kosmos, den wir trotz
bekannt. Die Expansion ist eine Folge seiner
Als die Weltraum- und Bodenteleskope tech-
aller Rätsel um seine Dunkelheit besser kennen
Geburt im Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren.
nisch schließlich so leistungsfähig waren, dass
als jemals zuvor. Dank Hunderter verschiedener
man anhand von Messungen der Helligkeit von
Teleskope auf der Erde und im Weltraum, unter
Aber woher wissen wir, dass das Universum
Supernovae in verschiedenen Entfernungen die
denen das Weltraumteleskop Hubble meist eine
13,8 Milliarden Jahren alt ist? Einen Beleg dafür
Expansionsgeschwindigkeit des Universums
Vorreiterstellung einnimmt, kennen wir die Expan-
lieferten tatsächlich die Beobachtungen des Welt-
untersuchen konnte, bekamen die Wissenschaft-
sionsgeschwindigkeit des Universums, sein Alter
raumteleskops Hubble. Eine der ersten Prioritäten
ler einen riesigen Schreck. So schien sich die
und den Anteil der Materie wesentlich genauer als
des Teleskops war die Messung der Helligkeit
Expansion des Universums ganz und gar nicht
jemals zuvor. Es bleibt nur die Herausforderung
und damit der Entfernung von bestimmten verän-
zu verlangsamen, sondern zu beschleunigen.
herauszufinden, was wirklich dort draußen ist.
derlichen Sternen, den sogenannten Cepheiden,
Aber auch dass sie die Ergebnisse anhand
und von Supernovae vom Typ Ia. Beides sind
verschiedener Daten und mit verschiedenen
Phänomene, die man heute sehr gut versteht. Die
Teleskopen immer und immer wieder überprüften,
Entfernungsbestimmung dieser wohlbekannten
brachte nichts Neues. Es gab keinen Fehler – die
Objekte gab den Wissenschaftlern ein Werkzeug
Expansion des Universums beschleunigt sich.
an die Hand, um sich ein Bild von der Größe des
Universums zu machen und sein Alter mit einer
Diese Expansion lässt sich schwer erklären,
Genauigkeit von 10% abzuschätzen. Vor den
außer man nimmt an, dass es eine bisher unbe-
Messungen des Weltraumteleskops Hubble
kannte Energiequelle gibt, die das Universum
waren die Berechnungen der Wissenschaftler
durchdringt und die die Galaxien immer schnel-
für das Alter des Universums sehr ungenau. Die
ler auseinander treibt. Getauft auf den Namen
meisten Abschätzungen lagen zwischen 10 und
Dunkle Energie war sie in den letzten Jahren der
20 Milliarden Jahren.
Gegenstand vieler Forschungen, an denen sich
auch das Weltraumteleskop Hubble wesentlich
beteiligt hat.
143
Layout-17.indd 143
11/10/2013 18:37
9
Layout-17.indd 144
11/10/2013 18:37
Optische
Täuschungen
In der Astronomie sind die Dinge manchmal nicht so wie sie scheinen. Die Aufnahmen, die Hubble an die Erde
schickt, können voller optischer Täuschungen sein. Das ganze Geschick und die Erfahrung eines professionellen
Astronomen sind gefordert, um aus den Aufnahmen die Wahrheit herauszukitzeln.
Die wahrscheinlich größte Herausforderung für
Ausnahmen absieht, nämlich den Planeten,
wie Entfernungen genau zu bestimmen oder
die Astronomen ist die Perspektive.
Monden, Asteroiden und Kometen des Son-
Formen und Orientierungen zu erkennen: Woher
nensystems, können Astronomen die von ihnen
soll man wissen, ob ein Objekt klein aber sehr
Für einen Wissenschaftler, der in einem Labor
beobachteten Objekte nur von einer Seite beob-
nah ist oder groß und weit entfernt, wenn man
arbeitet, ist die Perspektive kein Problem: Wenn
achten. Millionen Lichtjahre durch die Leere des
es nur aus einem Blickwinkel betrachten kann?
es Ihnen nicht gelingt, hinter die Abläufe Ihres
Raums zu reisen, um eine Galaxie aus einem
Experiments zu steigen, können Sie um den
anderen Winkel zu betrachten, ist offensichtlich
Das Fotoalbum des Weltraumteleskops Hubble
Labortisch laufen und Ihren Aufbau von der
unmöglich.
ist voll von kniffligen Ansichten, perspektivischen
anderen Seite betrachten.
Tricks und anderen optischen Täuschungen, die
Diese Einschränkung war für die Astronomen
zusammen genommen einige seiner berühmtes-
Auf diesen Luxus können Astronomen nicht
schon immer eine riesige Herausforderung,
ten Aufnahmen um eine Dimension erweitern.
zurückgreifen. Wenn man von einer Hand voll
erschwert sie doch selbst die einfachsten Dinge,
Ein überraschender Anblick der elliptischen
Galaxie NGC 1316
Der scharfe Blick des Weltraumteleskops Hubble
enthüllt überraschend komplexe Strukturen
kosmischen Staubs, die in der elliptischen
Riesengalaxie NGC 1316 versteckt liegen. In
ihrer Form erinnern sie an Wollmäuse, die sich
in Zimmerecken und unter Betten verstecken.
Die Staubstraßen und Sternhaufen dieser
Riesengalaxie zeugen davon, dass sie bei einer
früheren Verschmelzung zweier gasreicher Galaxien
entstanden ist.
145
Layout-17.indd 145
11/10/2013 18:37
Klein und nah oder groß und entfernt?
Woher wissen Sie, ob etwas klein und nah oder
Die Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble
Zehntel so weit von uns entfernt ist wie ihr riesiger
groß und entfernt ist? Diese Frage ist gar nicht so
illustrieren dieses Problem oft, denn Galaxien
„Nachbar“.
einfach. Im Alltag nimmt unser Gehirn Tiefe wahr,
kommen in allen verschiedenen Größen und
weil unsere Augen so weit voneinander entfernt
Entfernungen vor. Manchmal – wie bei dem
Stephans Quintett, eine andere Galaxiengruppe,
sind, dass jedes Auge ein fast unmerklich ande-
„Galaxienpaar“ NGC 5011B/C – ist es nicht
die vom Weltraumteleskop Hubble aufgenommen
res Bild erfasst. Unser Gehirn verarbeitet den
besonders schwer, das Rätsel zu lösen. Die
wurde, ist ein noch dramatischeres Beispiel.
Unterschied, und infolgedessen können wir die
Galaxie NGC 5011B auf der rechten Seite ist
Auf den ersten Blick wirkt die Gruppe wie eine
Entfernung von Gegenständen in unserer nahen
offensichtlich eine Spiralgalaxie, die wir seitlich
Ansammlung von fünf Galaxien, die sich in
Umgebung leicht abschätzen. Bei Gegenstän-
betrachten. Aufgrund ihrer charakteristischen
unmittelbarer Nachbarschaft zueinander befin-
den, die auf der Erde weiter von uns entfernt
Erscheinung ist sie klar zu erkennen. Die Galaxie
den. Aber dies ist gar nicht der Fall. Tatsächlich
sind, bleibt uns immer noch die Möglichkeit,
NGC 5011C in der Mitte der Aufnahme lässt sich
benachbart sind nur die vier gelben Galaxien,
uns dorthin zu begeben und die Entfernung zu
nicht so leicht identifizieren, obgleich sie wie eine
die blassere Galaxie oben links mit dem rosa
messen, die wir zurückgelegt haben.
Zwerggalaxie wirkt – was nahe legt, dass sie in
Nebel ist dagegen von uns nur ein Siebtel soweit
Wirklichkeit viel kleiner als ihr scheinbarer Nach-
entfernt wie die anderen.
Im Weltraum gestalten sich die Dinge allerdings
bar ist, aber auch eine geringere Entfernung hat.
Sind sie ein Paar oder nicht?
wesentlich schwieriger. Um Entfernungen
abzuschätzen, müssen sich die Astronomen auf
Mithilfe der Spek troskopie kann man die
gemessene Rotverschiebungen oder Helligkeiten
Geschwindigkeiten bestimmen, mit denen sich
und auf die Eigenschaften von Supernovae und
die beiden Galaxien von uns entfernen. Anhand
veränderlichen Sternen verlassen – ganz zu
ihrer Ergebnisse konnten die Wissenschaftler
schweigen von ihrem Expertenurteil. Keine dieser
folgende Sicht bestätigen: NGC 5011C ist tat-
Methoden ist vollkommen wasserdicht, und auch
sächlich eine kleine Zwerggalaxie, die nur ein
die zugehörige Rechnung ist nicht banal.
Die Galaxie 5011C etwas oberhalb der Mitte ist eine
Zwerggalaxie, die nur ein Zehntel so weit von uns
entfernt ist wie die Galaxie NGC 5011B rechts, eine
Spiralgalaxie, auf die wir seitlich blicken. Die hellsten
Sterne im unteren Teil der Aufnahme sind uns noch
näher: Sie befinden sich in der Milchstraße. Die
richtige Perspektive herauszufinden, ist in Aufnahmen
des Weltraumteleskops Hubble nicht immer leicht.
146
Layout-17.indd 146
11/10/2013 18:38
Sehen wir ein Quartett oder
ein Quintett?
Es erweckt den Eindruck, als wären die fünf
Galaxien des Stephans Quintetts gerade auf
Kollisionskurs, in Wirklichkeit gilt das aber
nur für einen Teil von ihnen. Die vier gelben
Galaxien sind tatsächlich benachbart (wobei
die beiden mittleren bereits miteinander
verschmelzen). Die blassere Galaxie oben
links ist dagegen eine kleinere Galaxie, die
von der Erde nur ein Siebtel soweit entfernt
ist wie die anderen.
Layout-17.indd 147
11/10/2013 18:38
Auf Kollisionskurs?
Die perspektivischen Täuschungen sind manch-
Hintergrundgalaxie NGC 3314B relativ ungestört
Sind sie auf Kollisionskurs oder nicht?
mal besonders dramatisch, stellen sie doch
sind. Die leichte Störung der Form von NGC 3314A
Das Objekt NGC 3314 wirkt wie zwei Spiralgalaxien,
scheinbare Verbindungen zwischen Objekten
(ihre Arme breiten sich weiter nach unten und
die gerade miteinander kollidieren, in Wirklichkeit
her, die nicht einmal benachbart sind.
weiter nach rechts von ihrem Zentrum aus) ist
befinden sie sich aber in sicherer Entfernung
tatsächlich auf ein Zusammentreffen mit einer
voneinander. Die leichte Störung der Form von
Eines der prägnantesten Beispiele für dieses Phä-
anderen benachbarten Galaxie zurückzuführen.
nomen dürfte das Galaxienpaar NGC 3314A/B
In Betracht kommt dafür die Galaxie NGC 3312,
sein. Obgleich alle Welt selbst bei genauer
die aber außerhalb der Aufnahme liegt.
Betrachtung in diesen beiden Objekten zwei
NGC 3314A (ihre Arme breiten sich weiter nach unten
und weiter nach rechts von ihrem Zentrum aus) ist
tatsächlich auf eine Wechselwirkung mit einer anderen
Galaxie zurückzuführen, die sich aber außerhalb der
Aufnahme befindet.
Spiralgalaxien erkennt, die gerade miteinander
Welche Galaxie vor der anderen liegt, ist aller-
verschmelzen, ergaben detaillierte Messungen,
dings ein Aspekt, der in den Aufnahmen des
dass eine Wechselwirkung zwischen den beiden
Weltraumteleskops Hubble immer deutlich zu
wodurch sie sehr klar definiert erscheinen. Die
Galaxien ausgeschlossen ist.
erkennen ist. Die Art, wie die Objekte einander
dunklen und staubigen Regionen von NGC 3314B
überlappen, macht ihre Erscheinung grundle-
erscheinen dagegen weitaus weniger definiert,
Die Geschwindigkeiten, mit denen sich die Sterne
gend verschieden. Die Staubstraßen der Galaxie
was auf den blassen Nebel aus Milliarden von
in den beiden Galaxien bewegen, zeigen, dass
NGC 3314A im Vordergrund zeichnen sich auf-
Sternen in der Galaxie NGC 3314A zurückzufüh-
die Vordergrundgalaxie NGC 3314A und die
grund ihrer Hintergrundbeleuchtung drastisch ab,
ren ist, die im Vordergrund liegt.
148
Layout-17.indd 148
11/10/2013 18:38
Lichtpunkte voneinander unterscheiden
Es sind nicht nur die nahen und weit entfernten
Astronomen vor ein Rätsel: Den Berechnungen
Da Quasare sehr weit entfernte Objekte sind,
Galaxien, die einen Betrachter verwirren können.
zufolge mussten sie in Entfernungen liegen, die
kann ihr Bild oft von Vordergrundobjekten mit
Viele der wichtigsten Objekte in der Astronomie
mitunter weiter waren als die Hälfte des beob-
Gravitationslinseneffekt beeinflusst sein. Der
erscheinen selbst durch die Augen leistungsstar-
achtbaren Universums.
Zwillingsquasar, der erstmals in den späten
ker Teleskope wie Hubble nur als sternenähnliche
1970er Jahren entdeckt wurde, faszinier te
Lichtpunkte. Auch wenn es sich bei den meisten
Besonders verwirrend war dies, wenn Quasare
lange die Wissenschaftler, weil sie glaubten, am
dieser entfernten Punkte tatsächlich um Sterne
durch Galaxien schimmerten, die vor ihnen
Nachthimmel zwei benachbarte Quasare mit
handelt, gibt es ein paar Lichtpunkte, auf die das
liegen. Ein heller Punkt in einer Aufnahme einer
sehr ähnlichen Eigenschaften erspäht zu haben.
nicht zutrifft.
Galaxie ist in der Regel entweder ein sehr heller
Tatsächlich handelte es sich hierbei aber um die
Stern innerhalb dieser Galaxie oder ein Vorder-
ersten Gravitationslinsen, die jemals beobachtet
Schon die Astronomen der Antike konnten Plane-
grundstern aus der Milchstraße. Das gilt aber
wurden: Hinter dem Zwillingsquasar steckte nur
ten und Sterne aufgrund ihrer unterschiedlichen
eben nicht immer. Die Spiralgalaxie NGC 1073
ein einzelner Quasar. Das von ihm ausgesandte
Bewegung am Nachthimmel voneinander unter-
ist dafür ein perfektes Beispiel. Die drei hellen
Licht wurde auf seinem Weg von einem Galaxien-
scheiden, lange bevor sie mithilfe von Teleskopen
Punkte in Hubbles Portrait wirken wie Vorder-
haufen im Vordergrund abgelenkt und verzerrt,
beobachten konnten, wie die Planeten aussehen.
grundsterne, in Wirklichkeit handelt es sich aber
wodurch zwei Abbilder entstanden.
um Quasare, die Milliarden Lichtjahre hinter der
Ähnlich müssen auch die Astronomen von heute
Galaxie liegen, zu der sie zu gehören scheinen.
über die Erscheinung vieler Objekte hinaus
sehen, um sie unterscheiden zu können.
Eine Objektart, die einem Stern unheimlich
ähnelt, ist der Quasar, mit dem sich Kapitel 7 eingehender befasst. Der Name ist eine Abkürzung
für quasi stellares Objekt (Englisch: quasi-stellar
object), was sehr gut zu seiner Erscheinung
passt. Lange Zeit war das Wesen der Quasare
ungeklärt; durch ihre Teleskope beobachteten
die Astronomen Objekte, die wie hell leuchtende,
bläuliche Sterne aussahen, sehr ähnlich denen
in unserer Milchstraße. Allerdings stellte die
Untersuchung der Eigenschaften ihres Lichts die
Sehen wir doppelt?
In der Mitte dieser Aufnahme des Weltraumteleskops
Hubble treten zwei hell leuchtende, bläuliche Objekte
klar hervor. Als man sie im Jahr 1979 erstmals
entdeckte, hielt man sie für zwei getrennte Objekte;
bald stellten die Astronomen jedoch fest, dass
diese Zwillinge etwas zu eineiig waren! Sie sind
benachbart, liegen von uns gleich weit entfernt und
haben überraschend ähnliche Eigenschaften. Der
Grund für diese Ähnlichkeit ist kein bizarrer Zufall;
es steckt dahinter nur ein Objekt, das durch den
Gravitationslinseneffekt einer Vordergrundgalaxie
doppelt abgebildet wurde. Diese kosmischen
Doppelgänger bilden einen Doppelquasar namens
QSO 0957+561, den man auch als Zwillingsquasar
bezeichnet.
149
Layout-17.indd 149
11/10/2013 18:38
Sind das Vordergrundsterne oder weit
entfernte Quasare?
Die Galaxie NGC 1073 (auf der
nächsten Seite) ist eine klassische
Balkenspiralgalaxie, die mit hellen
Sternen übersät ist. Drei der ihr scheinbar
angehörenden Lichtpunkte sind allerdings
in Wirklichkeit unglaublich weit entfernte
Quasare, die Milliarden Lichtjahre hinter der
Galaxie liegen.
Layout-17.indd 150
11/10/2013 18:38
Alte Sterne können jugendlich wirken
Anhand der Farbe ihres Lichts können Astrono-
Sterns und von seiner Zusammensetzung ab. Die
Gibt es Jungsterne im Kugelsternhaufen
men das Alter von Sternen berechnen. Am Anfang
Entwicklung von blau nach rot gilt aber meist –
NGC 6362?
ihres Lebens leuchten Sterne in blassem Blau;
wenn auch nicht immer.
Der Kugelsternhaufen NGC 6362 zeigt über den Kern
verstreut etliche äußerst blaue Sterne. Eigentlich
ihre Oberflächentemperaturen sind unglaublich
hoch, und neben dem sichtbaren Licht senden
Manchmal können Sterne in einen zweiten Früh-
sie hochenergetisches ultraviolettes Licht aus.
ling starten, wenn sie in einem binären System
von ihrem Partnerstern Material abziehen. Diese
Mit der Zeit kühlen sie sich ab und werden röter;
plötzliche Materiezufuhr pumpt sie auf, lässt sie
in die Jahre gekommene Rote Riesen leuchten
heller leuchten und macht ihr Licht erneut blau,
dunkelrot und haben Oberflächentemperaturen
obwohl sie schon sehr alt sind.
bestehen Kugelsternhaufen nur aus älteren Sternen,
die in der Regel rot aussehen. Mitunter kommt es aber
vor, dass sie neue Brennstoffvorräte anzapfen können.
Dann können ältere Sterne in einen zweiten Frühling
starten, der sie noch einmal blau erscheinen lässt.
weit unterhalb der Oberflächentemperatur unserer Sonne.
Daher kann man manchmal bei Kugelsternhaufen, die aufgrund ihrer Geschichte alt und rot
Die Geschwindigkeit, mit der sich dieser Alte-
sein sollten, eine unerwartete Population blauer,
rungsprozess vollzieht, hängt von der Größe des
jugendlich wirkender Sterne beobachten.
151
Layout-17.indd 151
11/10/2013 18:38
Maskenball der Sternhaufen
Über unsere Galaxie verstreut und vom Weltraumteleskop Hubble auch in anderen Galaxien
beobachtet, gibt es alte Sternhaufen, die man
Kugelsternhaufen nennt. Typischerweise enthalten sie einige Zehntausend oder Hunderttausend
Sterne. Für Astronomen sind diese Objekte aus
verschiedenen Gründen interessant. Beispielsweise enthalten sie einige der ältesten Sterne im
Universum. Zudem bildeten sich alle Sterne eines
Haufens in einer einzigen Phase der Sternentstehung, bei der eine Gaswolke kollabierte und so
die Geburt von Hunderttausenden Sternen auf
einmal auslöste. Dies unterscheidet Kugelsternhaufen von Galaxien, die mehrere Sterngenerationen aufweisen und in denen sich oft auch heute
noch neue Sterne bilden.
Kugelsternhaufen haben eine markante äußere
Erscheinung – sie sind Kugeln aus eng benachbarten Sternen – daher sollten sie sich leicht
identifizieren lassen. Jedoch haben Astronomen
etliche Betrüger entdeckt, einer von ihnen wurde
erst nach vielen Jahren der Fehlidentifikation
enttarnt.
Am südlichen Nachthimmel findet man im
Sternbild Zentaur ein Objekt namens Omega
Centauri, das wie ein leicht verschwommener
Stern aussieht. Schon wenn man es nur mit einem
einfachen Teleskop betrachtet, offenbart sich
etwas ziemlich Bemerkenswertes. Selbst ohne
Vergrößerung enthüllt die zusätzliche Lichtstärke
Intensitäten – einer sogenannten Spektralanalyse
Ist das ein Kugelsternhaufen oder nicht?
eines Teleskops eine riesige Anzahl von Sternen,
– des Lichts, das uns von seinen Sternen erreicht,
Diese Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble
die mit bloßem Auge unsichtbar sind. Da das
dass nicht alle Sterne gleich alt sind. Schließlich
zeigt den zentralen Bereich von Omega Centauri.
Objekt am Himmel eine Fläche einnimmt, die grö-
rotiert dieser Haufen schneller als andere Kugel­
Auf den ersten Blick wirkt er wie jeder andere
ßer als der Vollmond ist, betrachtete man es lange
sternhaufen; so sind die Astronomen aufgrund
Kugelsternhaufen. Jüngsten Forschungen zufolge
als einen archetypischen Kugelsternhaufen.
Hubbles präziser Messungen in der Lage, die
Bewegung einzelner Sterne innerhalb des Hau-
Hubble und andere moderne Observatorien
könnte es sich aber auch um eine Zwerggalaxie
handeln.
fens für viele Jahrhunderte vorherzusagen.
haben bei Omega Centauri allerdings viele feine
Kugelsternhaufen und ihre jüngeren, kleineren
Besonderheiten festgestellt, die zeigen, dass
All diese Informationen deuten darauf hin, dass
Verwandten, die offenen Sternhaufen, lassen sich
sich dieses Objekt stark von anderen Kugel­
Omega Centauri der Kern einer Zwerggalaxie ist,
ebenfalls oft nur schwer unterscheiden. Offene
sternhaufen unterscheidet. Zum Beispiel gibt es
die von der Milchstraße verschluckt wurde. Ihre
Sternhaufen sind kleiner, lockerer und weniger
in seinem Kern ein großes Schwarzes Loch, wie
lockereren äußeren Regionen wurden abgezogen
gleichmäßig, aber auch hier kann die äußere
es bei vielen Galaxien der Fall ist. Außerdem ent-
und von unserer Heimatgalaxie assimiliert. Durch
Erscheinung trügerisch sein. So sieht das Objekt
nehmen wir einer Untersuchung der Farben und
bloßes Hinschauen hätten Sie davon allerdings
NGC 411 einem Kugelsternhaufen bemerkens-
nichts erraten.
wert ähnlich, obwohl es in Wirklichkeit ein dichter
offener Sternhaufen ist.
152
Layout-17.indd 152
11/10/2013 18:39
Ist das ein Kugelsternhaufen oder nicht?
Das Objekt NGC 411 in einer Aufnahme des
Weltraumteleskops Hubble mag wie ein
Kugelsternhaufen aussehen, in Wirklichkeit
ist es aber ein offener Sternhaufen, der aus
jungen Sternen besteht.
Layout-17.indd 153
11/10/2013 18:39
10
Layout-17.indd 154
11/10/2013 18:39
Zunkunft
Ausgestattet mit modernen Kameras, die es in die hintersten Ecken des beobachtbaren Universums spähen lassen,
neuen Solarflügeln, Gyroskopen und Leitsystemen, die das Raumschiff in einem guten Arbeitszustand halten, hat
das heutige Weltraumteleskop Hubble nur noch äußerlich etwas mit dem des Jahres 1990 gemein. Gerade jetzt
bringt das Teleskop einige seiner tiefgründigsten wissenschaftlichen Ergebnisse hervor, und fast in jedem Jahr
erscheinen mehr Hubble-Studien als im Jahr zuvor.
Wie wir wissen, muss jede gute Sache irgend-
Irgendwann wird Hubble seinen Betrieb einstel-
in den Ozean stürzt. Bis dahin wird das Teleskop
wann ein Ende nehmen. Das Weltraumteleskop
len. Vielleicht werden seine Instrumente ausfallen;
allerdings einen Nachfolger haben.
Hubble hat seine geplante Lebensdauer von 15
es sind empfindliche und höchst komplexe
Jahren weit überschritten, und wenn alles gut
Geräte, die sich tatsächlich abnutzen. Oder die
Die NASA und die Europäische Weltraumorga-
läuft, wird es noch einige Jahre weiterarbeiten
Gyroskope, die mithelfen, das Teleskop in die
nisation, die beiden Organisationen, die das
können. Jedoch ist die Flotte des Space-Shutt-
richtige Richtung zu drehen, könnten ausfallen;
Weltraumteleskop Hubble bauten und starteten,
le-Programms nun außer Dienst gestellt, und es
das passiert häufig, wenn auch bisher ohne grö-
entwickeln derzeit ein größeres und besseres
ist kein Raumschiff verfügbar oder in Planung,
ßeren Schaden. Wie dem auch sei, unweigerlich
Observatorium, das Weltraumteleskop James
das mit Ersatzteilen und einer Astronautencrew
wird die Zeit kommen.
Webb (JWST). Inzwischen hat sich ihnen ein
zu Hubble zurückkehren könnte. Das Teleskop
neuer Kooperationspartner angeschlossen, die
ist auf sich allein gestellt; es wird keine weiteren
Wenn es soweit ist, wird man zum letzten Mal
Kanadische Weltraumbehörde (CSA). Der Start
Modernisierungen, keine neuen Instrumente und
eine Rakete zu Hubble hinaufschicken, sie wird
des Weltraumteleskops James Webb an Bord
keine Reparaturen mehr geben.
an das Raumschiff andocken und es aus seiner
einer europäischen Ariane-5-Rakete ist für 2018
Umlaufbahn holen, sodass das Teleskop sicher
geplant.
Hubbles Sicht auf dem Gipfel
Diese vom Weltraumteleskop Hubble erstellte
sehr tiefe Aufnahme zeigt die Spiralgalaxie
NGC 4921 mit einer spektakulären Kulisse von noch
entfernteren Galaxien. Sie wurde aus insgesamt 80
Einzelaufnahmen zusammengesetzt, die mit gelben
Filtern und Filtern für den nahen Infrarotbereich
aufgenommen wurden.
155
Layout-17.indd 155
11/10/2013 18:39
Das Weltraumteleskop James Webb ersetzt das
Das Weltraumteleskop James Webb wird mit
Letzter Besuch
Weltraumteleskop Hubble nicht genau. Vielmehr
seinem 6,5 m-Hauptspiegel weitaus größer sein
Der Astronaut John Grunsfeld bei seiner Arbeit
wurde das Teleskop konzipiert, um die vielen
als Hubble mit seinem 2,4 m-Hauptspiegel. Der
am Weltraumteleskop Hubble während der letzten
Fragen zu beantworten, die Hubble aufgeworfen
Spiegel ist so groß, dass man ihn aus Segmenten
Servicemission im Jahr 2009. Grunsfeld war der
hat. So wurde es entwickelt, um die entferntesten
aufbauen wird, die sich wie eine Origamiblume
letzte Mensch, der das Weltraumteleskop Hubble
Galaxien im Universum zu untersuchen, indem es
entfalten, wenn das Raumschiff seine endgültige
den Kosmos im infraroten Licht beobachtet. Aus
Umlaufbahn erreicht hat.
der Erdatmosphäre heraus ist dies technisch nur
berührt hat: Es wird nun keine Servicemissionen mehr
geben, da die Flotte des Space-Shuttle-Programms
inzwischen außer Dienst gestellt wurde.
sehr schwer machbar.
156
Layout-17.indd 156
11/10/2013 18:39
Das Weltraumteleskop James Webb
Der riesige 6,5 m-Spiegel wird mit einer
Fläche das Licht sammeln, die fünfmal
so groß ist wie die des Hauptspiegels von
Hubble. Dies macht das Teleskop weitaus
empfindlicher und erlaubt eine höhere
Auflösung bei Beobachtungen im Infraroten.
Trotz des gewaltigen Spiegels und des
riesigen Hitzeschildes (die rautenförmige
Struktur unter dem Spiegel) wird das
JWST nur ungefähr halb so schwer sein
wie Hubble, da das optische System
des Teleskops nicht von einer großen
Metallstruktur umgeben sein wird.
Layout-17.indd 157
11/10/2013 18:40
Simulation der Sicht des JWST
Diese Computersimulation zeigt eine
Aufnahme in der Qualität, die man von
zukünftigen Deep Field Aufnahmen
des Weltraumteleskops James Webb
erwartet. Die Aufnahmen des JWST
werden nicht nur schärfer sein als Hubbles
entsprechende Infrarotaufnahmen, sondern
mehr lichtschwache Hintergrundgalaxien
enthüllen. Das Weltraumteleskop James
Webb wird unsere Sicht auf den Kosmos
bis dorthin weiten, wo wir die allerersten
Galaxien beobachten können.
Layout-17.indd 158
11/10/2013 18:40
Der riesige Spiegel ist zweifach motiviert. Erstens
Beobachtungen des sehr entfernten Kosmos sind
Der Spiegel des JWST
hat infrarotes Licht eine längere Wellenlänge als
an der Grenze von Hubbles Leistungsfähigkeit,
Der Spiegel des Weltraumteleskops James Webb
das sichtbare und ultraviolette Licht, auf das
was unter Wissenschaftlern zu großen Diskus-
besteht aus Beryllium (und nicht aus Glas, wie
Hubble spezialisiert ist. Um dieselbe Schärfe zu
sionen über ihre Forschungsergebnisse führt.
der von Hubble) und er ist mit Gold beschichtet
erreichen, die wir durch Hubble gewöhnt sind,
Wenn man sich mit einem solchen winzigen,
(Hubbles Spiegel ist mit Aluminium beschichtet),
braucht ein Infrarotteleskop einen wesentlich
lichtschwachen Lichtfleck beschäftigt, können die
größeren Spiegel. Der zweite Grund ist aufregen-
Resultate immer nur vorläufig sein und müssen
der: Eines der wissenschaftlichen Hauptziele des
vielleicht zurückgenommen werden, wenn neue
Weltraumteleskops James Webb ist es, solche
Beobachtungen den Resultaten widersprechen.
sehr entfernten und sehr lichtschwachen Gala-
was ihm eine charakteristische Farbe verleiht und
ihn so viel infrarotes Licht reflektieren lässt wie nur
irgend möglich. Hier werden im Marshall Space
Flight Center in den USA gerade sechs der achtzehn
Segmente getestet, die sich zum Hauptspiegel des
Weltraumteleskops James Webb entfalten werden.
xien zu untersuchen, wie sie Hubble in seinem
Das Weltraumteleskop James Webb wird diesen
Ultra Deep Field beobachtet hat. Um mehr Licht
Zustand ändern. Das neue Teleskop vereint einen
einzufangen und hellere Aufnahmen von licht-
6,5 m-Spiegel (der rund fünfmal so viel Licht ein-
schwachen Objekten zu erhalten, braucht man
fängt wie der von Hubble) mit hochempfindlichen
einen größeren Spiegel.
Instrumenten. Dadurch werden seine Beobachtungen entfernter Galaxien und Quasare viel
besser sein als die von Hubble, was Astronomen
die benötigte Klarheit und Gewissheit bietet.
159
Layout-17.indd 159
11/10/2013 18:40
Hautnah: Da das Weltraumteleskop James Webb
Aufnahmen im Infraroten macht, werden sich
seine Aufnahmen etwas von Hubbles Aufnahmen
unterscheiden. Die Staubregionen in Galaxien
Die Instrumente des JWST
und bestimmten Arten von Nebeln werden sich
verwandeln, weil verschiedene Wellenlängen des
Das Weltraumteleskop James Webb wird
aus winzigen Türchen ähnelt, die sich
Lichts mit dem Staub unterschiedlich wechsel-
vier Instrumente an Bord haben (eines
öffnen und schließen können, sodass das
wirken. Wo Hubble sichtbares Licht wahrnimmt,
weniger als Hubble):
Infrarotspektrometer bis zu 100 Objekte
das von dem Staub gestreut wurde, wird das
gleichzeitig messen kann.
Weltraumteleskop James Webb durch den Staub
Nahinfrarotkamera NIRCam (Near-­
hindurch direkt in die bisher verhüllten Sternent-
infrared Camera)
Instrument MIRI (Mid-infrared In­­­­stru­-
stehungsgebiete hineinsehen. Aufnahmen von
Die Kamera NIRCam wird die Haupt-
ment)
Hubbles Weitbereichskamera 3 mit dem Infrarot-
kamera des Weltraumteleskops James
Das Instrument MIRI vereint eine Kamera
sensor geben eine Vorahnung dessen, was das
Webb sein und scharfe und farbenfrohe
und ein Spek trometer, die beide für
Weltraumteleskop James Webb beobachten wird,
Aufnahmen des Universums liefern. Sie
Beobachtungen bei noch längeren Wel-
allerdings nur in einem Bruchteil des Detailreich-
wird in der Lage sein, Aufnahmen in einem
lenlängen des infraroten Lichts optimiert
tums, den das neue Teleskop bieten wird.
Wellenlängenbereich zu machen, der vom
sind, als die Kamera NIRCam und das
nahen Infrarotbereich bis hinein in den
Spektrometer NIRSpec.
Anders als Hubble wird das Weltraumteleskop
roten Teil des sichtbaren Spektrums reicht.
James Webb nicht auf eine niedrige Erdum-
Instrument FGS/NIRISS (Fine Guidance
laufbahn gebracht. Seine empfindlichen wis-
Infrarotspektrometer NIRSpec (Near-­
Sensor/Near-infrared Imager und Slit-
senschaftlichen Instrumente müssen gekühlt
infrared Spectrometer)
less Spectrograph)
werden, um richtig arbeiten zu können. Das
Das Spektrometer NIRSpec wird die Eigen-
Das Instrument FGS/NIRISS ist mit einer
bedeutet, dass das Teleskop von dem Licht und
schaften des Lichts untersuchen, das uns
Steuerkamera ausgestattet, die Aufnah-
der Wärme der Sonne, der Erde und des Mondes
von astronomischen Objekten erreicht,
men im sichtbaren Licht macht. Zudem
abgeschirmt werden muss.
ähnlich wie das Spektrometer COS und
wird es sowohl Gitterspektrometrie als
das Spektrometer STIS an Bord von Hub-
auch Interferometrie betreiben.
Zu diesem Zweck wird das Teleskop mit einem
ble. Es hat auch noch ein As im Ärmel:
riesigen Hitzeschild ausgestattet sein. Dies funkti-
ein Mikroshutter-Feld, das einem Gitter
oniert allerdings nur an einem Ort, an dem Sonne,
Mond und Erde in derselben Richtung liegen und
das Spiel der Schwerkräfte zwischen den dreien
stabil ist. Es gibt nur einen Punkt, der diesen
Servicemissionen zum Weltraumteleskop James
Entwicklung sein, die mit Hubbles legendärer
Anforderungen genügt. Seinen Ort bezeichnet
Webb zu unternehmen. So ist seine voraussicht-
Bildqualität im sichtbaren Bereich des Lichts
man als Lagrange-Punkt 2 (L2), und er liegt 1,5
liche Lebensdauer von 5-10 Jahren kürzer als die
konkurrieren werden.
Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Bisher
von Hubble. Aufgrund der Qualität der von ihm
befand sich dort auch das Weltraumteleskop
zu erwartenden Infrarotaufnahmen, wird es das
Geplant sind diese Riesenapparate für die Berg-
Herschel, ein früheres Infrarot-Weltraumteleskop
jedoch wert sein.
gipfel in Chile und Hawii. Sie werden die Atmo-
der Europäischen Weltraumorganisation, das von
2009 bis 2013 betrieben wurde.
sphäre mit jeweils etlichen Lasern durchmustern
Was ist mit Beobachtungen im sichtbaren und im
und so einen Großteil der störenden Einflüsse
ultravioletten Licht?
des Wetters auf astronomische Beobachtungen
Da der Lagrange-Punkt L2 so weit von der Erde
korrigieren können. Da sie so viel größer sein
entfernt liegt – rund viermal so weit entfernt wie
Wenn das Weltraumteleskop James Webb die
können, als jedes Weltraumteleskop, werden ihre
der Mond und weiter als bisher ein Mensch
Umlaufbahn erreicht, wird bereits eine neue
Fähigkeiten, das Licht blasser Objekte einzufan-
gereist ist – wird es nicht möglich sein, bemannte
Generation gigantischer Bodenteleskope in
gen, beispiellos sein.
160
Layout-17.indd 160
11/10/2013 18:40
Durch den Staub hindurchsehen
Hubbles Infrarotaufnahmen (unten) im Vergleich zu einer Aufnahme im sichtbaren Licht (oben) ein und desselben Objekts im Carinanebel. Infrarotes Licht lässt staubige Regionen des Weltraums
verblassen und enthüllt die Sterne in und hinter ihnen. In diesem Fall haben Astronomen einen neu geborenen Stern entdeckt, der Jets ausstößt. Wir sind ihm im Kapitel 5 begegnet. Hubbles
Infrarotfähigkeiten sind beschränkt. Seine beste Infrarotkamera WFC 3, produziert nur Bilder mit einem Megapixel, das entspricht der Qualität einer (sehr) billigen Handykamera. Außerdem kann
der 2,4 m-Spiegel keine Bilder liefern, die so scharf sind wie diejenigen, die der 6,5 m-Spiegel des JWST produzieren wird. Die Sterne sehen in Hubbles Infrarotaufnahmen im Vergleich zu seinen
Aufnahmen im sichtbaren Licht größer und weniger definiert aus. Das Weltraumteleskop James Webb wird diesen Zustand ändern. Es wird Infrarotaufnahmen produzieren, die so klar sind wie die
Aufnahmen von Hubble im sichtbaren Licht, und so eine neue Sicht auf Sternentstehungsgebiete wie dieses ermöglichen.
Layout-17.indd 161
11/10/2013 18:40
Auch das Weltraumteleskop Herschel befand
sich am Lagrange-Punkt L2
Das Herschel-Weltraumobservatorium, ein
europäisches Weltraumteleskop, das auf
Beobachtungen im fernen Infrarotbereich spezialisiert
war, beobachtete den Himmel vom Lagrange-Punkt
L2 aus. Herschel war zwischen 2009 und 2013 in
Betrieb, bis sein Kühlmittelvorrat aufgebraucht war.
Derzeit sind drei Projekte – das European Extremely Large Telescope (mit einem gigantischen
39 m-Spiegel), das Thirty Meter Telescope (Spiegeldurchmesser 30 m) und das Giant Magellan
Telescope mit sieben 8,4 m-Spiegeln – im Bau,
die zusammen viele, aber nicht alle der wissenschaftlichen Werkzeuge bereitstellen werden, die
Astronomen heute im Weltraumteleskop Hubble
zur Verfügung stehen.
Die Entwicklung riesiger und kostspieliger wissenschaftlicher Anlagen erfordert Kompromisse.
Obgleich die Ära des Weltraumteleskops James
Webb und der gigantischen Bodenteleskope in
vielen Feldern neue Forschungswege eröffnen
wird, werden ein paar zurückbleiben. Wenn
Hubble außer Betrieb genommen wird, wird
es kein größeres Observatorium mehr geben,
dass den Himmel bei ultravioletten Wellenlängen beobachten kann, was nützlich ist, um
Das European Extremely Large
Telescope (E-ELT)
Das European Extremely Large Telescope, das hier in
einer künstlerischen Darstellung zu sehen ist, soll auf
dem Berg Cerro Armazones in Chile gebaut werden.
Sein Spiegel wird einen Durchmesser von 39 Metern
haben und damit eine Lichtsammelfläche in der Größe
von vier Tennisplätzen. Damit wird es das mit Abstand
größte Teleskop sein, das jemals gebaut wurde. Seine
Kuppel wird fast so hoch sein wie die der St Paul’s
Cathedral in London. Zusammen mit zwei etwas
kleineren Projekten, dem Thirty Meter Telescope und
dem Giant Magellan Telescope wird das European
Extremely Large Telescope einige der astronomischen
Beobachtungsfähigkeiten des Weltraumteleskops
Hubble im sichtbaren Licht ersetzen, die verloren
gehen, wenn Hubble außer Betrieb genommen
wird. Zudem wird es eine Unmenge neuer Felder
der Astronomie eröffnen, die kein heute betriebenes
Teleskop enthüllen kann.
162
Layout-17.indd 162
11/10/2013 18:40
hochenergetische Phänomene und heiße, junge
Sterne zu untersuchen.
Ultraviolettes Licht wird wie ein Großteil des in­­
fraroten Licht von der Erdatmosphäre zurückgehalten. Was für uns nur gut ist, weil es Hautkrebs
verursacht. Für Astronomen bedeutet dies, dass
sie auch durch ein neues Bodenteleskop Hubbles
Fähigkeiten im ultravioletten Licht nicht ersetzen
können. Dieser Zweig der Astronomie wird auf
einen Nachfolger des JWST warten müssen.
Die Ingenieure haben den Bau des Weltraumteleskops James Webb noch nicht ganz beendet,
ganz zu schweigen von seinem Start. Aber schon
heute träumen Astronomen davon, was danach
kommen wird. Weltraummissionen benötigen
eine lange Planungszeit – sowohl das Weltraumteleskop Hubble als auch das Weltraumteleskop
James Webb waren Jahrzehnte im Entstehen –
sodass solche Zukunftsträume nicht so verrückt
sind, wie sie scheinen mögen.
Es ist noch sehr früh, aber Astronomen diskutieren ein Projekt namens Advanced Technology
Large Aperture Space Telescope (kurz ATLAST).
Dieses erdumkreisende Observatorium wäre in
der Lage, Beobachtungen im ultravioletten und
im sichtbaren Licht mit einem Spiegel auszuführen, dessen Durchmesser zwischen 8 und 17
Metern beträgt. Zum Vergleich: Die größten heute
betriebenen Bodenteleskope haben Spiegel
mit einem Durchmesser von knapp über 10 m,
sodass es den Antragstellern des Teleskops auf
alle Fälle nicht an Ehrgeiz mangelt.
Es ist jedoch immer noch zu früh, die Details zu
diskutieren, denn selbst wenn das Projekt bewilligt wird, dürften noch gut 15 bis 20 Jahre bis zum
Start dieses Weltraumteleskops vergehen.
ATLAST der Nachfolger des JWST?
Zwei mögliche Bauweisen des Weltraumteleskops ATLAST: Oben, ein hubbleähnlicher Aufbau mit einem 8
m-Spiegel; unten, ein Entwurf ähnlich dem JWST für einen riesigen entfaltbaren Spiegel, dessen Durchmesser fast
17 Meter beträgt. Das ist größer als alle Spiegel der gegenwärtig betriebenen Bodenteleskope.
163
Layout-17.indd 163
11/10/2013 18:40
Anhang 1
Hubbles Zeitstrahl
1977 Der amerikanische Kongress bewilligt die Finanzierung des Großen Weltraumteleskops.
1978 Die Astronauten beginnen mit dem Training für die Servicemissionen.
1979 Die Arbeit am 2,4 m-Spiegel des Teleskops beginnt.
1981 Das Space Telescope Science Institute (STScI) nimmt in Baltimore, Maryland, USA seine Arbeit auf.
1983 Das Große Weltraumteleskop wird in Weltraumteleskop Hubble umbenannt, nach dem Astronomen Edwin P. Hubble, der die Existenz entfernter Galaxien nachwies und die ersten Hinweise auf die Expansion des Universums fand.
1984 Die Space Telescope-European Coordinating Facility (ST-ECF) nimmt in München, Deutschland seine Arbeit auf.
1985 Die Arbeit an Hubble ist beendet. Das Weltraumteleskop Hubble ist startbereit.
1986 Aufgrund des Challenger-Unglücks werden alle Flüge mit dem Space-Shuttle zurückgestellt. Hubbles Start verzögert sich.
1990 Start: Die Raumfähre Discovery (STS-31) hebt am 24. April 1990 ab.
Das Weltraumteleskop wird am 25. April 1990 ausgesetzt und aktiviert.
Am 25. Juni 1990 wird die sphärische Abberation am Hauptspiegel entdeckt.
Die Entwicklung des Korrektursystems COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) wird bewilligt: Die Herstellung
einer komplexen Anordnung von fünf optischen Spiegelpaaren zur Korrektur der sphärischen Abberation an Hubbles Hauptspiegel.
1993
Die erste Servicemission (STS-61) startet am 2. Dezember 1993 (Raumfähre Endeavour).
Das Korrektursystem COSTAR wird installiert und ersetzt das Fotometer HSP (High Speed Photometer).
Die Weitbereichskamera WFPC2 ersetzt die Weitbereichskamera WFPC1 (Wide Field and Planetary Camera 1).
164
Layout-17.indd 164
11/10/2013 18:40
1994
Hubble fotografiert, wie der Komet Shoemaker Levy 9 auf den Planeten Jupiter stürzt.
1996 Das erste Hubble Deep Field wird veröffentlicht. Es zeigt eine unvorstellbare Anzahl von Galaxien im Universum.
Hubble löst Galaxien auf, in deren Zentrum sich ein Quasar befindet.
1997 Die Servicemission 2 (STS-82) startet am 11. Februar 1997 (Raumfähre Discovery).
Das Spektrometer STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) ersetzt das Spektrometer FOS (Faint Object Spectrograph).
Das Spektrometer NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph) ersetzt das Spektrometer GHRS (Goddard High Resolution Spectrograph).
1999 Die Servicemission 3A (STS-103) startet am 19. Dezember 1999 (Raumfähre Discovery).
Die Gyroskope werden ersetzt.
Allgemeine Wartungsarbeiten werden ausgeführt (aber keine wissenschaftlichen Geräte ersetzt).
2001 Bei Beobachtungen mit Hubble werden die Elemente in der Atmosphäre des Exoplaneten HD 209458b entdeckt.
2002 Die Servicemission 3B startet am 1. März 2002 (Raumfähre Discovery).
Installation der Kamera ACS (Advanced Camera for Surveys).
Installation des Spektrometers NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-object Spectrometer).
Installation neuer Solarflügel.
2004 Die Stromversorgung des Spektrometers STIS versagt.
Das Hubble Ultra Deep Field wird veröffentlicht.
2005 Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble zeigen zwei zuvor unbekannte Monde um Pluto.
2006 Hubbles Beobachtungen zeigen, dass der Zwergplanet Eris kleiner als Pluto ist. 2007 Die Stromversorgung der Kamera ACS versagt.
2008 Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble zeigen den Exoplaneten Fomalhaut b, einer der ersten durch direkte Beobachtung bestätigten.
Hubble umrundet die Erde zum 100 000-ten Mal.
2009 Die Servicemission 4 (STS-125) startet am 11. Mai 2009 (Raumfähre Atlantis).
Die Kamera WFC3 (Wide Field Camera 3) wird installiert.
Das Spektrometer COS (Cosmic Origins Spectrograph) wird installiert.
Das Spektrometer STIS und die Kamera ACS werden repariert.
Gyroskope und Batterien werden ersetzt.
Der Andockmechanismus wird installiert.
Neue äußere Schutzschichten werden installiert.
2010
Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble zeigen entfernte Galaxien, deren Rotverschiebung womöglich größer als 8 ist. Sie zeigen das Universum also in einem Zustand, als es weniger als ein Zehntel seines gegenwärtigen Alters hatte.
2011
Hubble führt seine 1 000 000-te Beobachtung aus, eine spektrometrische Analyse des Exoplaneten HAT-P-7b.
Die 10 000-te auf Hubbles Daten beruhende wissenschaftliche Arbeit wird veröffentlicht. Sie belegt, dass die lichtschwächste Supernova, die je beobachtet wurde, mit einem langanhaltenden Gammastrahlenausbruch einhergeht.
2012
Erste 3D-Beobachtungen eines Filaments im kosmischen Netz in Hubbles Aufnahmen des Galaxienhaufens MACS J0717.
165
Layout-17.indd 165
11/10/2013 18:40
Anhang 2
Hubbles Sternstunden
Die wichtigsten Errungenschaften eines bestimmten Teleskops auszuwählen, ist immer eine schwierige Aufgabe. Die Astronomie ist eine sehr kollektive
Wissenschaft, und die Entdeckungen gehören oft großen Teams, die mit verschiedenen Teleskopen arbeiten. Trotzdem hat Hubble eine deutliche Spur in
verschiedenen Bereichen der Astronomie hinterlassen. Hier folgt eine Liste der herausragendsten Beiträge.
Planetologie
•
Die ersten deutlichen Beobachtungen des Zwergplaneten Pluto und seines Mondes Charon sowie die Entdeckung seiner anderen Monde: Nix,
Hydra, Styx und Kerberos.
•
Die ersten Langzeitbeobachtungen der Polarlichter auf dem Saturn und dem Jupiter.
•
Die Entdeckung protoplanetarer Scheiben (im Entstehen begriffener Planetensysteme) im Orionnebel.
•
Bestimmung der chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphären von Exoplaneten.
Sterne und Nebel
•
Die ersten direkten Beobachtungen weißer Zwerge in Kugelsternhaufen, auf denen die ersten genauen Messungen des Alters von Kugelsternhaufen
beruhen.
•
Die Entdeckung eines stringenten Belegs für den Zusammenhang zwischen Supernovae und Gammastrahlungsausbrüchen.
•
Enthüllung von Sternenwiegen bei Infrarotbeobachtungen mit der Kamera WFC3 und dem Spektrometer NICMOS.
•
Auflösung hell leuchtender Jungsterne in Sternenwiegen bei Ultraviolettbeobachtungen.
•
Die Langzeitbeobachtung der Supernova 1987A.
•
Auflösung einzelner Sterne und Sternhaufen in der Andromedagalaxie.
Galaxien und deren Entwicklung
•
Entdeckung, Charakterisierung und Gewichtsbestimmung der supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien.
•
Verfolgung der Bewegung der Andromedagalaxie und Aufzeichnung ihres Kollisionskurses mit der Milchstraße.
•
Hubble war das erste Teleskop, das Details in Bildern mit Gravitationslinseneffekt auflöste.
Kosmologie
•
Entdeckung zahlreicher Entfernungsrekordhalter in Hubbles Ultra Deep Field.
•
Aufzeichnung von Galaxien, in deren Zentrum sich ein Quasar befindet.
•
Bahnbrechende Arbeiten über Dunkle Materie, darunter detaillierte Karten über ihre Lage, ihre Verteilung und ihre Eigenschaften und die erste
dreidimensionale Karte eines Filaments aus Dunkler Materie.
•
Einengung des Alters des Universums durch präzise Messungen der Helligkeit von Cepheiden. Die Messungen ergaben ein Alter von 13,7 Milliarden
Jahren (vorherige Schätzungen lagen zwischen 10 und 20 Milliarden Jahren).
•
Messung der Expansionsrate des Universums, und Beiträge zur Untersuchung der Beschleunigung der Expansion des Universums und die Ent­
deckung der Dunklen Energie.
•
Erstellung der Deep Fields, unserer ersten deutlichen Aufnahmen des Universums, als es nur halb so alt war wie heute.
166
Layout-17.indd 166
11/10/2013 18:40
Bildnachweise
Die Aufnahmen des Weltraumteleskops
S. 23, NASA.
Hubble können Sie unter
www.spacetelescope.org in voller
S. 42, NASA, ESA, H. Weaver (JHU/APL), M.
Mutchler, Z. Levay (STScI), Hal Weaver (JHU)
S. 24, NASA und ESA.
und D. Jewitt (UCLA).
S. 26, NASA und ESA.
S. 44, NASA, ESA, MIT, H. Hammel und das
Auflösung genießen.
Umschlag, ESA/Hubble und NASA.
Hubble-Space-Telescope-Comet-Team.
S. 27, NASA und ESA.
Vorsatz, ESA/Hubble und NASA.
S. 45, NASA, ESA und das Hubble-HeritageS. 28, NASA, ESA und Andy Fabian (University
Team (STScI/AURA). NASA, ESA und M.
of Cambridge, Großbritannien).
Showalter (SETI Institute).
und James Long (ESA/Hubble).
S. 30, NASA, ESA und das ACS-Science-Team.
S. 46, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
S. 7, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
S. 31, ESA/Hubble und NASA.
Inhaltsseite, NASA, ESA und Johan Richard
(Caltech, USA). Mit Dank an Davide de Martin
Team (STScI/AURA).
Team (STScI/AURA).
S. 47, NASA, ESA, J. Clarke (Boston U.) und
S. 33, NASA, ESA und Dan Maoz (Tel-Aviv
Z. Levay (STScI). David Crisp und das WFPC2-
S. 9, NASA, ESA und C. Robert O’Dell
University, Israel und Columbia University,
Science-Team (Jet Propulsion Laboratory/
(Vanderbilt University).
USA).
California Institute of Technology).
S. 10, NASA Marshall Image Exchange.
S. 34, NASA, ESA, M. Kornmesser (ESA/
S. 48, NASA, ESA und S. Kalas (University of
Hubble), F. Pont (University of Exeter) und
California, Berkeley).
S. 12, NASA National Space Science Data
A. Lecavelier des Etangs (IAP/CNRS/UPMC,
Center.
Frankreich).
S. 13, NASA, ESA und ESO.
S. 37, NASA, ESA, C.R. O‘Dell (Vanderbilt
S. 49, NASA, ESA, M. Kornmesser (ESA/
Hubble) und F. Pont (University of Exeter).
University) und M. Meixner, S. McCullough und
S. 14, NASA National Space Science Data
Center. NASA Marshall Image Exchange.
S. 15, NASA Marshall Image Exchange. NASA,
S. 50, NASA, ESA und M. Kornmesser.
G. Bacon (STScI).
S. 51, NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA),
S. 38, NASA, ESA, H. Hammel (SSI, Boulder,
das Hubble-Space-Telescope-Orion-Treasury-
Colo.) und das Jupiter-Impact-Team.
Project-Team und L. Ricci (ESO).
S. 40, NASA, ESA, H. Weaver (JHU/APL), A.
S. 52, NASA, ESA und L. Calçada.
ESA und das COSTAR-Team.
S. 17, NASA und ESA.
Stern (SwRI) und das HST-Pluto-CompanionSearch-Team.
S. 18, NASA und ESA.
S. 54, NASA, ESA und das Hubble-HeritageTeam (STScI/AURA)-ESA/Hubble-Collaboration.
S. 41, NASA/ESA, J. Bell (Cornell U.) und
S. 19, NASA und ESA.
M. Wolff (SSI). Mit Dank an: K. Noll und A.
S. 56, ESA/Hubble, R. Sahai und NASA.
Lubenow (STScI); M. Hubbard (Cornell U.); R.
S. 20, NASA.
S. 22, NASA.
Morris (NASA/JSC); S. James (U. Toledo); S.
S. 57, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
Lee (U. Colorado); T. Clancy, B. Whitney und G.
Team (STScI/AURA).
Videen (SSI); und Y. Shkuratov (Kharkov U.).
167
Layout-17.indd 167
11/10/2013 18:40
S. 58, ESA und W. Freudling (Space Telescope
S. 77, NASA, ESA und Alison Loll/Jeff Hester
S. 97, NASA, ESA, Z. Levay und R. van der
European Coordinating Facility/ESO,
(University of Arizona, USA).
Marel (STScI), T. Hallas und A. Mellinger.
S. 78, NASA, ESA und A. Nota (ESA/STScI,
S. 98, NASA, ESA und T. Brown.
Deutschland) ESA/Hubble/A. Roquette.
S. 59, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
STScI/AURA).
Team (STScI/AURA).
S. 99, NASA und ESA.
S. 79, NASA, ESA, M. Livio und das Hubble-
S. 60, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
20th-Anniversary-Team (STScI).
Team (STScI/AURA).
Team STScI/AURA)-ESA/Hubble-Collaboration.
S. 80, NASA und ESA.
S. 61, NASA, ESA und S. Hartigan (Rice
University).
S. 100, NASA, ESA und das Hubble-HeritageMit Dank an B. Whitmore (Space Telescope
Science Institute) und James Long (ESA/
S. 81, NASA, das Hubble-Heritage-Team
Hubble).
(AURA/STScI) und ESA.
S. 62, NASA, ESA und das Hubble-HeritageTeam (STScI/AURA)-ESA/Hubble-Collaboration.
S. 101, NASA, ESA und das Hubble-HeritageS. 82, NASA, ESA und J. Maíz Apellániz
Team (STScI/AURA).
(Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spanien).
S. 63, NASA/ESA, das Hubble-Key-Project-
S. 102, NASA, ESA und Michael West (ESO).
Team und das High-Z-Supernova-Search-Team.
S. 84, NASA, ESA, das Hubble-Heritage-Team
ESA/Hubble und NASA.
(STScI/AURA) und R. Gendler (für das Hubble-
S. 103, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
Heritage-Team). Mit Dank an J. GaBany.
Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble-Collaboration.
S. 64, ESA/Hubble und NASA.
Mit Dank an R. O’Connell (University of
S. 85, ESO/S. Brunier.
S. 65, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
Virginia) und dem WFC3-Scientific-OversightCommittee.
Team (STScI/AURA).
S. 86, ESA/Hubble und NASA.
S. 66, NASA, ESA, N. Smith (University of
S. 87, NASA, ESA und S. Beckwith (STScI) und
California, Berkeley) und das Hubble-Heritage-
das HUDF Team.
S. 104, ESA/Hubble und NASA. NASA und
Team (STScI/AURA).
ESA.
S. 105, ESA/Hubble und NASA.
S. 88, NASA, ESA, A. Aloisi (STScI/ESA) und
S. 68, ESA/Hubble und NASA.
das Hubble-Heritage-Team (STScI/AURA)-ESA/
S. 106, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
Hubble-Collaboration.
Team STScI/AURA). Mit Dank an J. Gallagher
S. 69, ESO, NASA/ESA, Digitised-SkySurvey2 und Jesús Maíz Apellániz (Instituto de
(University of Wisconsin), M. Mountain (STScI)
S. 90, ESA/Hubble und NASA.
und S. Puxley (NSF).
S. 91, ESA/Hubble und NASA.
S. 108, NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) und
Astrofísica de Andalucía, Spanien).
S. 70, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
das Hubble-Heritage-Team STScI/AURA).
Team (AURA/STScI).
S. 92, ESA/Hubble und NASA.
S. 72, ESA/Hubble und NASA.
S. 94-95, ESA/Hubble und NASA. Mit Dank an
S. 110, Wikipedia/Alain.
das Hubble-Heritage-Team (STScI/AURA)-ESA/
S. 73, NASA, ESA, F. Ferraro (University of
Hubble-Collaboration, K.D. Kuntz (GSFC), F.
Bologna, Italien).
Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (JPL),
S. 112, ESO/S. Gillessen et al.
S. 113, NASA. ESA/Hubble und NASA.
J. Mould (NOAO) und Y.-H. Chu (University
S. 74, ESA/Hubble und NASA.
of Illinois, Urbana), Canada-France-Hawaii
S. 114, ESO/L. Calçada/M. Kornmesser.
Telescope/J.-C. Cuillandre/Coelum, George
S. 75, NASA und ESA.
Jacoby, Bruce Bohannan, Mark Hanna/NOAO/
S. 115, ESA/Hubble/A. Roquette.
AURA/NSF, M. Crockett und S. Kaviraj (Oxford
S. 76, ESA/Hubble, NASA und H. Olofsson
University, Großbritannien), R. O‘Connell
S. 116, ESA/Hubble. Gary Bower, Richard
(Onsala Space Observatory).
(University of Virginia), B. Whitmore (STScI),
Green (NOAO), das STIS Instrument Definition
dem WFC3-Scientific-Oversight-Committee,
Team und NASA.
Davide De Martin und Robert Gendler.
168
Layout-17.indd 168
11/10/2013 18:40
S. 117, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
S. 131, NASA, ESA, D. Coe (NASA Jet
Team (STScI/AURA). Mit Dank an S. Cote
Propulsion Laboratory/California Institute of
(Herzberg Institute of Astrophysics) und E. Baltz
Technology und STScI), N. Benítez (Institute
(Stanford University).
of Astrophysics of Andalucía, Spanien), T.
Broadhurst (University of the Basque Country,
S. 118, NASA, ESA, Roeland S. van der Marel
S. 150, NASA und ESA.
S. 151, ESA/Hubble und NASA.
Spanien) und H. Ford (JHU, USA).
(STScI), Frank C. van den Bosch (Univ. of
Washington) und L. Ferrarese (Johns Hopkins
S. 149, ESA und NASA.
S. 152, NASA, ESA und das Hubble-HeritageS. 132, NASA und ESA.
University). ESA/Hubble.
Team (STScI/AURA). Mit Dank an A. Cool (San
Francisco State Univ.) und J. Anderson (STScI).
S. 133, NASA, ESA, M. Postman, D. Coe
S. 119, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
(STScI) und das CLASH-Team.
S. 153, ESA/Hubble und NASA.
S. 134, NASA, ESA, CXC, M. Bradac (University
S. 154, NASA, ESA und K. Cook (Lawrence
of California, Santa Barbara, USA) und S. Allen
Livermore National Laboratory, USA).
Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble-Collaboration.
Mit Dank an M. West (ESO, Chile).
S. 120, NASA, ESA, das Hubble-Heritage-Team
(Stanford University, USA).
(STScI/AURA)-ESA/Hubble-Collaboration und
S. 156, NASA.
A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/
S. 135, NASA, ESA und R. Massey (California
NRAO/Stony Brook University).
Institute of Technology). ESA/Hubble und
S. 157, ESA und C. Carreau.
NASA.
S. 121, NASA und M. Weiss (Chandra X-ray
Center).
S. 158, STScI.
S. 136-139, NASA, ESA, J. Richard (CRAL,
Caltech, USA), J.-S. Kneib (LAM), das Hubble-
S. 122, ESO/M. Kornmesser.
S. 159, NASA, MSFC und David Higginbotham.
SM4-ERO-Team und ST-ECF. Mit Dank an
Davide de Martin, James Long (ESA/Hubble)
S. 161, NASA, ESA und das Hubble-SM4-ERO-
und Marc Postman (STScI).
Team.
of Maryland), Joss Bland-Hawthorn (Anglo-
S. 140, Max-Planck-Institut für Astrophysik/
S. 162, ESA und C. Carreau. ESO und L.
Australian Observatory) und Alex Filippenko
Volker Springel.
Calçada.
S. 141, NASA, ESA, H. Ebeling (University of
S. 163, MSFC Advanced Concepts Office,
Hawaii at Manoa) und J.-S. Kneib (LAM).
Northrop Grumman Aerospace Systems und
S. 123, NASA/ESA, Gerald Cecil (University
of North Carolina), Sylvain Veilleux (University
(University of California at Berkeley).
S. 124, ESA, NASA, Keren Sharon (Tel-Aviv
University) und Eran Ofek (CalTech).
NASA/STScI.
S. 142-143, ESA und NASA.
S. 125, ESO/M. Kornmesser.
Vorsatz hinten, NASA, ESA und J. Blakeslee
S. 144, NASA, ESA und das Hubble-Heritage-
(NRC Herzberg Astrophysics Program, Victoria,
S. 126, NASA und ESA. Mit Dank an Adam Kill.
Team (STScI/AURA).
B.C., Kanada).
S. 128, Max-Planck-Institut für Astrophysik/
S. 146, ESA/Hubble und NASA.
Rückseite, NASA/ESA und das Hubble-
Volker Springel.
Heritage-Team (STScI/AURA).
S. 147, NASA, ESA und das Hubble-SM4-ERO-
S. 129, NASA, ESA und A. van der Hoeven.
Team.
S. 130, F. W. Dyson, A. S. Eddington und C.
S. 148, NASA, ESA, das Hubble-Heritage-Team
Davidson. ESA.
(STScI/AURA)–ESA/Hubble-Collaboration und
W. Keel (University of Alabama).
169
Layout-17.indd 169
11/10/2013 18:40
Über die Autoren
Oli Usher
Oli Usher ist ein in London lebender Wissen-
Oli studierte am University College in London und
schaftsjournalist, der die Abteilung für Öffent-
an der University of Cambridge, Großbritannien,
lichkeitsarbeit an der Fakultät für Mathematik
Geschichte und Philosophie, bevor er als Jour-
und Physik am University College in London
nalist und Wissenschaftskommunikator für eine
leitet. Seine Aufgabe ist es, die Arbeit der Univer-
Reihe von Organisationen und Zeitschriften tätig
sitätswissenschaftler der Öffentlichkeit bekannt
war, darunter die ESO, die ESA, „The Gardian“
zu machen. Zu seinen Bereichen gehören die
und „Europlanet“. Bis 2013 war er der Leiter für
Astrophysik, die Weltraumwissenschaften und
Öffentlichkeitsarbeit der ESA für ihren Anteil am
die Planetologie.
Weltraumteleskop Hubble. In dieser Funktion
schrieb er über Hubbles neueste Entdeckungen
und brachte die Wissenschaft um Hubble der
breiten Öffentlichkeit nahe.
170
Layout-17.indd 170
11/10/2013 18:40
Lars Lindberg Christensen
Seinen Master für Physik und Astronomie erhielt
er von der Universität Kopenhagen in Dänemark.
Bevor er seine gegenwärtige Stelle antrat, arbeitete er ein Jahrzehnt als Wissenschaftsjournalist
und technischer Spezialist für das Tycho-Brahe-Planetarium in Kopenhagen.
Lars kann auf mehr als 100 Veröffentlichungen
aus dem populärwissenschaftlichen und wissenschaftlichen Bereich verweisen. Er hat ein
Dutzend Bücher geschrieben, die ins Finnische,
Portugiesische, Koreanische, Slowenische, Japanische, Dänische, Deutsche und Chinesische
übersetzt wurden.
Von ihm stammt eine Fülle von Material für viele
verschiedene Medien, angefangen von Sternenshows, Lasershows und Präsentationen bis
hin zu PR-Material für Internet, Druck, Fernsehen
und Radio. Er ist Präsident der IAU-Komission 55
Lars Lindberg Christensen leitet als Spezialist
„Communicating Astronomy with the Public“, Lei-
für Wissenschaftskommunikation die Abteilung
ter des ESA/ESO/NASA FITS Liberator-Projekts,
für Fortbildung und Öffentlichkeitsarbeit der
Chefredakteur der Zeitschrift Communicating
Europäischen Südsternwarte ESO (European
Astronomy with the Public und Regisseur von
Southern Observatory) in München. Dort ist er
vier Wissenschaftsdokumentationen. Im Jahr
für die Teleskope der ESO, den Anteil der ESO an
2005 erhielt Lars als bisher jüngster Preisträger
ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter
die Tycho-Brahe-Medaille für seine Verdienste um
Array) und am Weltraumteleskop Hubble sowie
die Popularisierung wissenschaftlicher Themen.
für das Pressebüro der International Astronomical
Union verantwortlich.
171
Layout-17.indd 171
11/10/2013 18:40
Layout-17.indd 172
11/10/2013 18:40
Gravitationslinseneffekt
Hubble bedient sich natürlicher
„Vergrößerungsgläser“ im Weltraum, um
uns eine beispiellose und dramatische neue
Sicht auf das ferne Universum zu bieten.
Hier spähte Hubble geradewegs in einen der
massereichsten bekannten Galaxienhaufen
hinein, den man Abell 1689 nennt.
Layout-17.indd 173
11/10/2013 18:40
Herunterladen
Random flashcards
Erstellen Lernkarten