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SCHWERPUNKT STRESS Wann das Gedächtnis profitiert Wie das Immunsystem reagiert Wo er in der Schule lauert # 24 Jahrgang Nr. 2 | 2014 4,00 Euro Astronomie · Doppelsterne DER HIMMEL IST VOLLER ALS GEDACHT 12 RUBIN 2/14 Es gibt wesentlich mehr Doppelsterne als angenommen. Bochumer Astronomen vermuten, dass sie schon als Zwillinge entstehen. Fotos: LS Astrophysik, RUB RUBIN 2/14 mit seinem Team systematisch überprüft. „Früher dachte ich: Wenn du weißt, wie ein Einzelstern funktioniert, weißt du auch, wie ein Doppelstern funktioniert. Aber das ist falsch“, so Chini. Die Bochumer Astronomen analysierten alle 800 massereichen Sterne, die sie von ihrem Standort in Chile ins Visier nehmen können (Abb. 2). Über 90 Prozent entpuppten sich als Mehrfachsysteme, die aus zwei bis vier umeinander kreisenden Sternen bestehen. Warum aber ist das in den Daten der größten Teleskope der Welt bislang nicht aufgefallen? „In der Regel sind diese Sterne so dicht beieinander, dass man sie nicht als zwei getrennte Punkte auflösen kann“, sagt Chini. Also dachten sich die Bochumer Astronomen einen Trick aus. Sie zerlegten das Licht der Sterne in verschiedene Wellenlängen. Die chemische Zusammensetzung eines Sterns bestimmt, bei welchen Wellenlängen er Licht aussendet; man spricht von Spektrallinien. Eine Analyse der Spektrallinien verrät, ob es sich bei einem vermeintlich einzelnen Stern in Wirklichkeit um mehrere handelt. Die Forscher nutzen die Tatsache, dass sich Sterne in Mehrfachsystemen umeinander drehen und dass dabei der Dopplereffekt auftritt (Abb. 3). Diesen Effekt kennt jeder, der schon einmal das Martinshorn eines vorbeifahrenden Krankenwagens gehört hat. Kommt der Krankenwagen auf einen zu, klingt der Ton höher, als wenn sich das Auto von einem wegbewegt. Etwas Ähnliches passiert auch mit Lichtwellen. Bewegt sich ein Stern auf den Beobachter zu, erscheint das von ihm ausgesandte Licht kurzwelliger, also blauer, als wenn der Stern sich nicht bewegen würde. Entfernt sich der Stern, werden die ausgesandten Lichtwellen langwelliger, also ins Rote verschoben. ▶ 13 D ie Sonne versinkt hinter dem Horizont; über der Atacama-Wüste in Chile bricht Dunkelheit herein. Ein paar Punkte glimmen am Himmel auf, dann immer mehr und immer mehr, bis sich das breite Band der Milchstraße über das Firmament erstreckt. Es gibt keinen besseren Ort auf der Welt für astronomische Beobachtungen als diesen. Hier steht die Universitätssternwarte der RUB (Info), und hier hat das Team um Prof. Dr. Rolf Chini ein paar erstaunliche Entdeckungen gemacht. Das RUB-Observatorium befindet sich nur 20 Kilometer entfernt von der größten europäischen Sternwarte, dem „Very Large Telescope“, auf dem Berg Paranal (Abb. 1). „Da stellt sich schon die Frage, was wir als ‚Amateure‘ mit unseren kleinen Instrumenten dort ausrichten können“, sagt Rolf Chini, Leiter des Astronomischen Instituts. Eine ganze Menge, lautet die Antwort. Die RUB-Astronomen erreichen mit ihren Teleskopen zwar nicht so eine hohe Auflösung wie die großen Observatorien. Aber sie können sich für ihre Himmelsbeobachtungen richtig Zeit lassen. „An den großen Teleskopen bekommt ein Durchschnittsastronom vielleicht fünf bis zehn Stunden Beobachtungszeit im Jahr – wenn er Glück hat“, erklärt Chini. Das macht es unmöglich, Himmelsobjekte über Tage oder sogar Wochen im Auge zu behalten. Genau das muss das RUB-Team aber für seine speziellen Fragestellungen tun. Die Bochumer Astronomen interessieren sich für variable Phänomene. Über lange Zeit hinweg beobachten sie, wie sich die Helligkeit von Sternen verändert. „Vor ein paar Jahren hat sich angedeutet, dass massereiche Sterne, die etwa hundertmal schwerer sind als unsere Sonne, bevorzugt als Doppelsterne auftreten“, erzählt Rolf Chini. Diese Theorie hat er Astronomie · Doppelsterne Abb. 1: Es gibt keinen besseren Ort für astronomische Beobachtungen als die Atacama-Wüste. 14 RUBIN 2/14 Astronomie · Doppelsterne Abb. 3: Dopplereffekt: Bewegt sich ein Stern auf die Erde zu oder von ihr weg, verschiebt sich die Farbe des wahrgenommenen Sternenlichts ins Blaue oder Rote, und somit verschieben sich auch die Spektrallinien. Bei vielen der untersuchten Sterne bemerkte Chinis Team, dass sich ihre Spektrallinien regelmäßig änderten, nämlich immer wieder ins Blaue oder Rote verschoben waren. Bei den vermeintlichen Einzelsternen handelte es sich in Wirklichkeit nämlich um zwei Sterne, die umeinander kreisen und somit abwechselnd näher an die Erde heranrücken und sich entfernen. In einigen Systemen entdeckten die Astronomen sogar drei oder vier Sternenpartner. Aus den Daten berechneten sie auch die Umlaufdauer jedes Mehrfachsystems, also wie lange die Sterne brauchen, um sich einmal zu umkreisen. Die statistische Auswertung ergab außerdem: Je schwerer ein Stern ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er nicht allein ist. Dabei tun sich bevorzugt Sternenpartner mit ähnlicher Masse zusammen. Laut Rolf Chini kein Zufall: „Warum sollte sich ein Stern von 50 Sonnenmassen in seiner Umgebung ausgerechnet einen Partner von ebenfalls 50 Sonnenmassen einfangen? Er hätte es doch viel leichter, einen Stern von einer einzigen Sonnenmasse anzuziehen. Die Erklärung muss im Entstehungsprozess der Sterne stecken.“ Chini geht davon aus, dass massereiche Sterne bereits als Zwillinge entstehen: Die Himmelskörper gehen aus Gas- und Staubwolken hervor (Abb. 4), die sich verdichten. Im Endstadium bricht die Wolke offenbar in zwei Teile. Inzwischen gibt es Modelle, die diesen Prozess erklären können. In der Tat hatten Wissenschaftler bislang vergeblich versucht, die Entstehung von einzelnen massereichen Sternen theoretisch zu begründen. Die Beobachtungen der RUB-Astronomen geben ihnen nun guten Grund, alternative Modelle der Sternenentstehung zu denken. Für die Messungen war ständig jemand aus Chinis Team in Chile im Observatorium. Die RUB-Sternwarte ist zwar via Internet mit Bochum verbunden, und alle Teleskope lassen sich prinzipiell aus Deutschland steuern. „Aber ohne jemanden vor Ort geht es nicht“, sagt er. „Sonst bräuchten wir eine Infrastruktur wie bei einem Satelliten, und das wäre unendlich teuer.“ Der Leiter der Universitätssternwarte stand schon immer gerne selbst an den Messinstrumenten: „Von meinem ersten selbst verdienten Geld habe ich mir bei Tchibo ein Telesköpchen gekauft und bin nachts ins Feld gelaufen.“ Vier- bis sechsmal im Jahr fliegt Chini heute in die Atacama-Wüste, um sich um Wartungsarbeiten, Reparaturen und den laufenden Betrieb zu kümmern. Die Infrarotkamera muss jeden Tag mit flüssigem Stickstoff befüllt werden – für die Kühlung. „In Chile zu sein ist toll“, erzählt er. „Aber hinzufliegen ist großer Stress.“ Aus Deutschland über Madrid nach Santiago de Chile, dann noch einmal weiter mit einem Inlandsflug und schließlich zwei Stunden per Allradfahrzeug den Berg hinauf – es ist nicht leicht, den weltbesten Standort für astronomische Beobachtungen zu erreichen. Aber auch davon lässt sich ein Vollblutastronom selbstverständlich nicht aufhalten. jwe Abb. 4: Der Carinanebel ist eine Geburtsstätte für neue Sterne. (Foto: LS Astrophysik, RUB) Bildergalerie: Himmelsobjekte Video: Mondaufgang über der Atacama-Wüste in Chile rubin.rub.de/de/der-himmel-ist-voller-als-gedacht RUBIN 2/14 RUBIN IM NETZ 15 Abb. 2: Die Analyse der Daten, die die Teleskope in Chile aufzeichnen, hat viel mit Handarbeit zu tun. (Foto: mn) Die Universitätssternwarte der RUB liegt in 2800 Metern Höhe, nur einen Kilometer von dem Nachbarberg entfernt, auf dem das „European Southern Observatory“ (ESO) in den nächsten Jahren das größte Teleskop der Welt bauen wird. Sie ist die einzige „grüne“ Sternwarte weltweit, denn sie wird ausschließlich mit regenerativer Energie betrieben. Dafür sorgen 100 Solarpanele und drei Windkraftanlagen. Mit bis zu 1,5 Metern Spiegeldurchmesser sind die Bochumer Teleskope im Vergleich zu dem aktuell von der ESO gebauten 40-Meter-Teleskop klein. Aber sie bieten unschlagbare Vorteile: Die Forscher können zeitaufwendige Beobachtungen durchführen und sehr helle Objekte untersuchen. „An größeren Teleskopen dürfen helle Objekte gar nicht mehr analysiert werden, weil sie den Empfänger zerstören können“, sagt Chini. Die lichtempfindlichen CCD-Chips, die auch als Sensoren in Fotokameras zum Einsatz kommen, nehmen bei zu starker Belichtung dauerhaft Schaden. Astronomie · Doppelsterne DIE UNIVERSITÄTSSTERNWARTE IN CHILE Foto: rs REDAKTIONSSCHLUSS F ür RUBIN zu recherchieren wird nie langweilig. Immer neue Labore gilt es zu erkunden und spannende Persönlichkeiten kennzulernen. Nicht selten passiert dabei etwas völlig Unerwartetes. So zum Beispiel als wir Biologiedidaktikerin Nina Minkley besucht haben, die Stress im Schulunterricht erforscht (siehe Seite 30). Ihre Büronachbarn findet man nicht auf jedem Flur. Es waren nämlich Blattschneiderameisen. Nicht nur das Verhalten von Menschen erforscht die Arbeitsgruppe Verhaltensbiologie und Didaktik der Biologie, geleitet von Prof. Dr. Wolfgang Kirchner. Auch für das Verhalten sozialer Insekten interessieren sich die Wissenschaftler. Zu diesem Zweck halten sie Tiere nicht nur auf den Fluren der RUB. Sie pflegen auch Bienenvölker im Freiland oder begeben sich zur Feldforschung nach Südafrika. So vielfältig können Forschungseinheiten sein! Was erforschen die Biologinnen und Biologen an diesen Tieren? Die Antwort: http://rubin.rub.de/ de/ungewoehnliche-nachbarn 62 RUBIN 2/14 Redaktionsschluss · Impressum IMPRESSUM HERAUSGEBER: Rektorat der Ruhr-Universität Bochum in Verbindung mit dem Dezernat Hochschulkommunikation POSTPRODUKTION: Jana Zöllner, RUB WEBAUFTRITT: Andreas Rohden, Abteilung Markenbildung, RUB WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT: Prof. Dr. Astrid Deuber-Mankowsky (Philologie), Prof. Dr. Reinhold Glei (Philologie), Prof. Dr. Achim von Keudell (Physik und Astronomie), Prof. Dr. Ulrich Kück (Biologie), Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kunze (Elektrotechnik/Informationstechnik), Prof. Dr. Alfred Ludwig (Maschinenbau), Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan (Medizin), Prof. Dr. Käte Meyer-Drawe (Philosophie und Erziehungswissenschaft), Prof. Dr. Christian Tapp (Katholische Theologie), Prof. Dr. Klaus T. Überla (Medizin) GRAFIK, LAYOUT UND SATZ: VISUELL MARKETING GMBH, Springorumallee 2, 44795 Bochum, Tel.: 0234 / 459803, www.visuell-marketing.com DRUCK: AZ Druck und Datentechnik GmbH, 87437 Kempten AUFLAGE: 2.500 REDAKTIONSANSCHRIFT: Dezernat Hochschulkommunikation, Abteilung Wissenschaftskommunikation, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32 - 25528, Fax: 0234/32 - 14136, [email protected], http://rubin.rub.de/ ANZEIGENVERWALTUNG UND -HERSTELLUNG: vmm Wirtschaftsverlag GmbH&Co. KG, Kleine Grottenau 1, 86150 Augsburg, Barbara Vogt, Tel.: 0821 / 4405 - 432, www.vmm-wirtschaftsverlag.de REDAKTION: Dr. Julia Weiler (jwe, Redaktionsleitung), Meike Drießen (md) BEZUG: RUBIN ist erhältlich in der Redaktion zum Einzelpreis von 4 €. Jahresabonnement (zwei Hefte inkl. Porto/Jahr): 7 €. www.rub.de/rubin/rubin-abo. RUBIN erscheint zweimal im Jahr, ein Teil der Auflage als Beilage zur Universitätszeitschrift RUBENS. BILDREDAKTION: Marion Nelle (mn), Roberto Schirdewahn (rs), RUB Agentur, Dezernat Hochschulkommunikation Die Redaktion hat sich um die Einholung der nötigen Bildrechte mit allen Mitteln bemüht; wo das nicht möglich war, bitten wir eventuelle Rechteinhaber, sich mit der Redaktion in Verbindung zu setzen. ISSN 0942-6639 Nachdruck bei Quellenangabe und Zusenden von Belegexemplaren
