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Heute werfen wir einen Blick auf das Unsichtbare! Astronomische Teleskope können auch Dinge aufnehmen, die für unsere Augen prinzipiell unsichtbar bleiben würden – Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, Teilchenstrahlungen und Gravitationswellen! Was kann man da „sehen“?
Für die Radioastronomie braucht man riesige Parabolantennen oder große Felder an Antennenarrays, denn große Wellenlänge bedeutet leider auch geringe Auflösung der entstehenden Bilder – dem kann man nur mit Größe entgegenwirken. Und wichtige Dinge sehen, die sonst unentdeckbar bleiben würden: in der 21cm-Linie des Wasserstoffes kann man die großen kalten Wasserstoffwolken der Milchstraße (und natürlich auch der anderen Galaxien) erforschen, und die berühmten Bilder der Schwarzen Löcher von M87 und unserer Milchstraße wurden mit einem Verbund von Radioteleskopen aufgenommen, denn um schwarze Löcher herum entsteht durch die Interaktion mit Materie ständig Radiostrahlung. In Chile befindet sich auf 5000m Höhe ALMA, ein Verbund von 66 Parabolantennen über eine Fläche von mehreren Quadratkilometern. Berühmt wurde das Arecibo Teleskop in Puerto Rico, in dem auch das LGM1-Signal („Little Green Men 1“) empfangen wurde, dass halt nicht von Aliens, sondern vom genau dadurch zuerst entdeckten Pulsar, einem rotierenden Neutronenstern ausgesendet wurde. Diese extrem regelmäßigen Radiopulse dieser Pulsare sind zu einem wichtigen Zeitgeber für die Astronomie geworden.
Mikrowellenteleskope können die so genannte 3K-Stahlung messen, die berühmte Mikrowellenhintergrundstrahlung, die quasi den optischen Nachhall des Urknalls darstellt. So startete man beispielsweise die Missionen COBE und Planck, die mit extrem stark gekühlten Messgeräten die winzigen Unterschiede in dieser Stahlungsverteilung sichtbar machen konnten, die grundlegend für die Anordnung der Galaxien und Galaxienhaufen im Universum ist.
Der große Star im Infrarotbereich ist natürlich das James-Webb-Weltraumteleskop, das uns in den letzten Jahren atemberaubende Einblicke in viele Bereiche des Universums geben konnte. So kann es ins frühe Universum blicken, denn das einst sichtbare Sternenlicht der ersten Milliarde Jahre des Universums ist mittlerweile weit ins Infrarot verschoben (und der Parameter z gibt uns den Faktor der zusätzlichen Dehnung der Lichtwellen an: z=1 ist also auf das Doppelte gedehnt, z=2 auf das dreifache usw.). Aber es kann auch durch Staubwolken blicken, die im infraroten viel durchsichtiger sind, oder direkt (Exo)planeten und Asteroiden abbilden, denn praktisch alle Körper leuchten im Infrarotlicht.
In den Wellenlängen, die kürzer als unser sichtbares Licht sind, lassen sich die hochenergetischen, explosiven Prozesse des Universums besonders gut beobachten. So arbeitet beispielsweise das Sonnenteleskop SDO bei Wellenlängen von einigen 10nm, das ist der Bereich des (entfernten) Ultraviolett, in dem man energiereiche Sonnenaktivitäten nachverfolgen kann.
Noch einen Schritt extremer sind Prozesse, bei denen Röntgenstrahlen ausgesendet werden: hier geht es um Supernovaexplosionen, den Fall von Materie in schwarze Löcher oder so genannte Röntgendoppelsterne, bei dem Gase von einem Riesenstern auf einen Neutronenstern oder ein schwarzes Loch einfallen und einen „Röntgentodesschrei“ ausstoßen. Aber auch auf unserer Sonne entsteht Röntgenstrahlung, bei Protuberanzen und in der sehr heißen Corona, der äußeren Sonnenatmosphäre. Der hellste Röntgenfleck am Himmel ist aber der Virgo-Galaxienhaufen, denn das intergalaktische Gas eines Galaxienhaufens ist mehrere Millionen Grad heiß und emittiert ebenfalls Röntgenstrahlung. Um all das zu messen, muss man in den Weltraum – Röntgenstrahlung wird von der Erdatmosphäre restlos absorbiert. Bedeutende Röntgenteleskope waren etwa Chandra oder XMM-Newton, die aktuellsten Daten lieferte die DLR-Mission eROSITA.
Schließlich gibt es noch die Gammastrahlenastronomie, mit der die Prozesse mit den höchsten Energien im Universum untersucht werden können. Auch das geht nur vom Weltraum aus, und berühmt wurde die Geschichte, in der die militärischen VELA-Satelliten, die Gammastrahlenausbrüche von verbotenen Atomtests aufspüren sollten, stattdessen starke Gammastrahlenausbrüche aus dem Weltraum gemessen haben – die rätselhaften Gamma Ray Bursts (GRBs), von denen wir z.B. schon einmal in Folge 14 gesprochen haben. Ein gutes Beispiel für ein Gammastrahlenobservatorium ist die Raumsonde INTEGRAL.
Obwohl Gammastrahlung nicht durch die Atmosphäre kommt, gibt es Gammastrahlungsteleskope auf der Erde, die allerdings nicht die Gammawellen selbst messen, sondern Tscherenkovstrahlung. Diese entsteht, wenn die Gammastrahlen in der Erdatmosphäre Teilchenschauer anregen, die sich mit Quasi-Überlichtgeschwindigkeit durch die Luft bewegen und dabei eben diese Strahlung verursachen! In Namibia stehen die nach einem österreichischen Nobelpreisträger benannte H.E.S.S. Teleskope (Viktor Franz Hess entdeckte die kosmische Strahlung), und auf La Palma stehen die beeindruckenden Schüsseln der MAGIC-Teleskope.
Aber es gibt noch mehr als nur Astronomie mit Licht: In der Antarktis wird ein riesiger Eiswürfel tief im Boden dazu verwendet, Neutrinostrahlung zu detektieren – übrigens ebenfalls mit Tscherenkovstrahlung. Supernovae geben den größten Teil ihrer Explosionsenergie als Neutrinostrahlung ab, und so können Neutrinoobservatorien einen bedeutenden Beitrag zur Erforschung dieser Sternexplosionen leisten.
Und seit einigen Jahren können wir das Schwingen des Universums selbst messen – Gravitationswellen. Diese entstehen etwa, wenn schwarze Löcher zusammenstoßen, und es könnte auch einen Gravitationswellenhintergrund aus der Frühzeit des Universums geben. Ein Gravitationswellenteleskop besteht aus Lasern, die entlang sehr langer Arme ausgesendet, reflektiert und überlagert werden. Je länger der Arm, desto besser die Auflösung – und darum will man nach LIGO, dem aktuell größten Gravitationswellendetektor auf der Erde, im nächsten Jahrzehnt mit LISA ein raumsondengestütztes Gerät mit 2,5 Millionen km langen Laserarmen in den Sonnenorbit senden.
Im Astrolexikon geht es heute um Blaue Riesensterne und ihre Bedeutung für die Entwicklung einer Galaxie.
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