Sternengeschichten

Sternengeschichten Folge 618: Hypatia von Alexandria

Hypatia von Alexandria ist eine Frau, über die wir mehr wissen, als man erwarten kann. Aber auch eine Frau, von der wir sehr viel weniger wissen, als wir wissen wollen und viel weniger wissen, als angesichts ihrer Arbeit angebracht wäre. Sie ist eine Frau, über die viele Dinge erzählt werden, bei denen wir gerne wüssten, ob sie stimmen und viele Dinge erzählt werden, von denen wir wissen, dass sie falsch sind. Hypatia wird oft als die "erste Astronomin" bezeichnet, was sie vielleicht gewesen sein könnte aber vermutlich nicht war. Am besten Bescheid wissen wir über ihren Tod, und das ist doppelt tragisch, denn dieser Tod war ein gewaltsames Ende und eigentlich war es ihr Leben, das Aufmerksamkeit verdient.

Fangen wir mal mit dem an, was wir tatsächlich wissen. Hypatia von Alexandria wird so genannt, weil sie in der ägyptischen Stadt Alexandria geboren wurde, dort gelebt und dort gearbeitet hat. Sie wurde um das Jahr 360 geboren, als diese Stadt an der Küste des Mittelmeers ihren Höhepunkt erlebt hat. Dort stand der Leuchtturm von Pharos, damals das höchste Bauwerk der Welt und eines der sieben Weltwunder der Antike. Dort stand das Museion, eines der wichtigsten Forschungszentren der Antike, mit der Bibliothek von Alexandria. Von Alexander dem Großen gegründet, wurde Alexandria über 300 Jahre lang von den hellenistischen Königen der Ptolemäer beherrscht, bevor die Stadt im Jahr 30 vor Christus von den Römern erobert wurde.

Hypatias Vater war Theon von Alexandria, ein Astronom und Mathematiker. Er lehrte und forschte, wahrscheinlich im Museion, das damals vermutlich noch existiert hat, aber da fangen die historischen Unsicherheiten schon an. Theon beschäftigte sich mit den Elementen des Euklid, eines der wichtigen mathematischen Texte der Antike (und weit darüber hinaus) und mit dem "Almagest", dem Hauptwerk der antiken Astronomie, verfasst von Claudius Ptolemäus, nach dem auch das geozentrische oder eben ptolemäische Weltbild benannt ist. Beide Bücher wurden von Theon ausgiebig erläutert, übersetzt, überarbeitet und bildeten die Grundlage seiner Lehr- und Forschungstätigkeit. Über Hypatias Mutter ist nichts bekannt, sicher ist aber, dass Hypatia von ihrem Vater entsprechend mathematisch und astronomisch ausgebildet worden ist.

Sie lernte auch Philosophie, allerdings wissen wir nicht, von wem - aber sie begann dann selbst, Unterricht in Mathematik und Philosophie zu geben. Wie das abgelaufen ist, ist allerdings wieder unklar. Vermutlich nicht im Rahmen einer offiziellen Einrichtung. Wenn ihr Vater tatsächlich im Museion gelehrt hat, dann hat Hypatia das mit Sicherheit nicht getan. Aber sie hatte Schüler, unter anderem Synesios von Kyrene, der unter anderem deswegen heute noch bekannt ist, weil er versucht hat, die Lehren des Christentum mit der damals vorherrschenden Philosophie des Platonismus zu vereinen. Denn, und das wird später auch wichtig werden: Die Zeit in der Hypatia gelebt hat, war aus religiöser Sicht ganz anders als heute. Insbesondere in Alexandria: Dort lebten viele Christen, aber auch Juden und viele, die den römischen und griechischen Glaubenslehren anhingen. Hypatia war so eine "Heidin", aber vorerst war das alles kein Problem. Hypatia hatte viele Christen unter ihren Schülern; der vorhin erwähnte Synesios von Kyrene war einer davon. Von ihm stammen auch eine der wenigen echten Quellen, die wir über Hypatia haben. Einige Briefe, die er an sie geschrieben hat, haben bis heute überdauert. In einem davon informiert er sie zum Beispiel über zwei Bücher, die er gerade verfasst hat und dass er Hypatias Meinung wirklich enorm schätzt, erkennt man an der Frage, die er ihr über die mögliche Veröffentlichung stellt. "Wenn du sagst, dass ich mein Buch veröffentlichen soll, dann werde ich es den Rednern und Philosophen gleichermaßen widmen. Den ersten wird es schmeicheln und für die zweiten wird es nützlich sein, vorausgesetzt, es wird nicht von dir abgelehnt, die du als einzige fähig bist, es zu beurteilen. Wenn du das Buch aber als unwürdig für griechische Ohren befindest, wenn du, wie Aristoteles, Wahrheit mehr als Freundschaft schätzt, dann wird es von Dunkelheit eingehüllt werden und die Menschheit wird davon nie wieder hören."

Sowas schreibt man nur, wenn einem die Meinung einer Person wirklich wichtig ist… Synesios war einer der wenigen Zeitzeugen, dessen Aussagen über Hypatia heute noch existieren. Er schrieb zum Beispiel auch, dass sie im Philosophenmantel durch die Stadt gezogen ist. Dort sprach sie "für alle, die zuhören wollten, öffentlich über die Lehren des Platon oder Aristoteles“. Es gibt aber noch eine zweite zeitgenössische Quelle, den Kirchengeschichtsschreiber Sokrates Scholastikos. Auch er war Christ und auch er fand in seiner Kirchengeschichte lobende Worte für Hypatia: „Es gab in Alexandria eine Frau mit Namen Hypatia, Tochter des Philosophen Theon, die in Literatur und Wissenschaft so erfolgreich war, dass sie alle Philosophen ihrer Zeit übertraf. Viele Hörer kamen von weither, um von ihr unterrichtet zu werden. Dank ihres souveränen Auftretens und ihrer eleganten Erscheinung erscheint sie häufig in der Öffentlichkeit in Gegenwart hoher Staatsbeamter. Sie scheut sich auch nicht, in öffentliche Versammlungen von Männern zu gehen. Alle Männer bewunderten sie dafür auf Grund ihrer außerordentlichen Würde und Tugend umso mehr.“

Nun, das mit der Bewunderung mag für Synesios und Sokrates Scholastikos gelten, aber für die anderen eher nicht, wie wir noch sehen werden. Ok, wir wissen jetzt also, dass Hypatia in Alexandria gelebt und dort offensichtlich erfolgreich Philosophie und Astronomie unterrichtet hat. Was sie da aber genau gelehrt oder selbst geforscht hat, wissen wir nicht. Es war damals auch eher unüblich, selbst neue philosophisch-wissenschaftliche Richtungen zu entwickeln; stattdessen ging es darum, die Lehrern von Platon, Aristoteles und den anderen griechischen Gelehrten zu interpretieren, kommentieren und zu vermitteln. Es ist auf jeden Fall kein Text überliefert, bei dem wir sagen könnten, dass er von Hypatia verfasst wird. Man geht aber davon aus, dass sie mit ihrem Vater Theon gemeinsam am Kommentar des Almagest von Claudius Ptolemäus gearbeitet hat. Das entsprechende Werk trägt immerhin den Titel "Kommentar von Theon von Alexandria zum dritten Buch von Ptolemäus' Almagest, überarbeitet von meiner Tochter Hypatia, der Philosophin". Genaue Analysen der Texte legen aber nahe, dass es Hypatia selbst war, die den Hauptteil des Textes verfasst hat. Von ihr stammt möglicherweise auch der Abschnitt, in dem verbesserte Rechenmethoden für die astronomischen Berechnungen des Ptolemäus vorgeschlagen werden. Sie hat vermutlich auch selbst Werke geschrieben, zum Beispiel über das Buch "Kegelschnitte", das Apollonios von Perge verfasst hat. Also die Ellipsen, Parabeln, Hyperbeln usw die man erhält, wenn man einen Kegel auf die richtige Weise durchschneidet. Dieser Apollonius hat auch die Grundlage der Planetenbewegung ausgearbeitet, die später von Ptolemäus in seinem Almagest zum geozentrischen Weltbild zusammengetragen wurde.

Eine berühmte Philosophin und Astronomin, die sich einerseits sehr gut in Mathematik auskennt, andererseits auch Werke über Kegelschnitte und Planetenbewegung verfasst hat. Da könnte man ja auf die Idee kommen, dass Hyptia vielleicht wusste, dass sich die Planeten in Wahrheit auf elliptischen Bahnen bewegen und nicht auf Kreisen… Und auf diese Idee sind auch Leute gekommen, allerdings in Romanen und Kinofilmen, wo Hyptia als unerkannte Vorläuferin von Kopernikus und Kepler dargestellt wird. Wofür es absolut keinen Beleg gibt; es gibt nicht den geringsten Grund anzunehmen, dass Hypatia das geozentrische Weltbild in Frage gestellt oder eine eigenständige Planetentheorie entwickelt hat. Ebenso wenig stimmt es, dass Hypatia das Astrolabium oder die Armillarsphäre erfunden hat. Über diese frühen astronomischen Instrumente habe ich ja schon in Folge 181 mehr erzählt. Es waren keine Teleskope, aber damals sehr wichtige Geräte, um Positionen von Himmelskörpern zu bestimmen. Hypatia kannte sich natürlich damit aus und sie war in der Lage, solche Geräte selbst zu konstruieren, was sie vermutlich auch getan hat.

Also: Hypatia war eine gelehrte Frau in einer Welt, in der Frauen eigentlich keine Wissenschaftlerinnen sein konnten oder sollten. Aber sie konnte sich durchsetzen und es ist schade, dass wir nicht mehr von ihr und ihrer Arbeit wissen. Wir wissen, dass sie wahrscheinlich nie geheiratet und ihr ganzes Leben in Alexandria verbracht hat. Und wir wissen definitiv, dass sie dort gestorben ist. Die ganze Geschichte ist ziemlich komplex, aber es läuft darauf hinaus, dass Hypatia Opfer eines außer Kontrolle geratenen Religionstreit geworden ist. Kyrill von Alexandria war damals der christliche Bischof der Stadt. In dieser Position hat er Stimmung gegen die Juden gemacht, die in Alexandria gelebt haben. Es kam zu Streit, zu Kämpfen, zu Plünderungen, zu Mord. Dem römischen Statthalter, Orestes, hat das gar nicht gefallen, und er hat sich in diesen Streit eingemischt. Hypatia war als Freundin oder zumindest enge Bekannte von Orestes bekannt und darüber hinaus eine Heidin: Also ein ideales Feindbild für die Christen. Um seine Position durchzusetzen, holte Kyrill einen Haufen gewaltbereiter fanatischer Mönche aus umliegenden Wüstenklöstern in die Stadt und hetzte diesen Mob auf Hypatia um dadurch Orestes zu treffen. Hypatia wurde öffentlich und sehr gewaltsam umgebracht, in Stücke gerissen und verbrannt.

Das Wissen über Hypatia hat sich seitdem im Laufe der Jahrhunderte mit Legenden vermischt. Aber wenn wir all das weglassen und nur auf das schauen, was wir tatsächlich wissen, dann können wir trotzdem festhalten: Hypatia von Alexandria war eine bemerkenswerte Frau. Und es ist schade, dass wir nicht mehr über ihr bemerkenswertes Leben wissen.

Sternengeschichten Folge 617: Metriken der Raumzeit

In dieser Folge der Sternengeschichten wird es ein wenig mathematisch. Ich werde vielleicht Begriffe verwenden wie "Differentialgeometrie", "Metrischer Tensor" oder "Minkowski-Raum". Oder nicht, mal schauen. Aber keine Sorge: Ich werde mein Bestes geben, damit am Ende alle verstehen worum es geht und es lohnt sich, zu verstehen, worum es geht, denn es geht um nichts weniger als die Form des Universums.

Aber dafür müssen wir trotzdem mit der Metrik anfangen. Dieses Wort kann verschiedene Bedeutungen haben; in der Literatur beschreibt es das Versmaß von Gedichten, in der Musik die Art und Weise wie Noten betont werden und das ist zwar alles sehr spannend - wir bleiben aber trotzdem bei der mathematischen Bedeutung. Und da ist eine Metrik eine Funktion, die zwei Punkten im Raum eine Zahl zuordnet, die man als Abstand dieser beiden Punkte definieren kann.

Warum so kompliziert, mag sich jetzt der eine oder die andere denken. Wenn ich den Abstand zwischen zwei Punkten messen will, dann mess ich den halt einfach! Warum braucht es da eine Funktion, die eine Zahl "zuordnet", die als Abstand "definiert" werden kann? Weil es halt erstens nicht so einfach ist und wir zweitens genau sein wollen, immerhin geht es um das Universum.

Ja, ich kann ein Blatt Papier nehmen, zwei Punkte draufmalen und dann mit einem Lineal den Abstand messen. Aber wenn ich das tue, dann wende ich - aus mathematischer Sicht - die sogenannte "euklidische Metrik" an, benannt nach dem griechischen Gelehrten Euklid, der vor langer Zeit die Grundlagen der Geometrie erforscht hat. Wenn wir mit dem Lineal den Abstand zwischen den Punkten messen, dann messen wir ja eigentlich die Länge einer Linie, die die beiden Punkte verbindet. Ich kann jetzt aber sehr einfach mit dieser Linie ein rechtwinkeliges Dreieck konstruieren. Das erklärt sich in einem Podcast viel schwieriger als es in der Praxis ist. Aber wenn ich ausgehend von dem einem Punkt eine Linie ziehe, die parallel zur einen Seite des Blattes verläuft und ausgehend vom anderen Punkt eine Parallele zur anderen Blattseite, dann schneiden die sich in einem rechten Winkel. Und mit der Verbindungslinie zwischen den beiden Punkten kriege ich ein rechtwinkeliges Dreieck. Und was gilt bei einem rechtwinkeligen Dreieck? Genau, der Satz von Pythagoras, den wir alle aus der Schule kennen. a²+b²=c². Oder anders gesagt: Ich kann die Länge der Verbindungslinie berechnen, wenn ich die Länge der beiden anderen Seiten kenne und die kenne ich, weil ich ja weiß, wo die Punkte sind. Oder nochmal anders und mathematisch genauer gesagt: Aus den zweidimensionalen Koordinaten meiner beiden Punkte kann ich - mit dem Satz von Pythagoras - sehr leicht eine Funktion definieren, die mir als Ergebnis den direkten Abstand der Punkte liefert. Wer es genau wissen will: Wenn die Koordinaten der beiden Punkte x1/y1 und x2/y2 sind, dann beträgt der Abstand zwischen ihnen genau (x2-x1)² + (y2-y1)² und daraus noch die Wurzel.

Ich weiß, das waren jetzt schon viele Zahlen und Formeln. Aber wenn man ein bisschen drüber nachdenkt, war es auch nicht schlimm. Und notwendig, weil wir dieses Konzept der Metrik wirklich brauchen, wenn wir die Form des Universums verstehen wollen. Beziehungsweise nicht dieses spezielle Konzept der euklidischen Metrik, aber die allgemeine Idee. Denn es gibt jede Menge Metriken! Das mag überraschend klingen - wieso braucht man mehr als eine Art, einen Abstand zu definieren? Entweder zwei Punkte sind 10 Meter voneinander entfernt oder nicht? Aber wie gesagt: So einfach ist es nicht. Stellt euch mal vor, ihr seid in New York, in Manhattan, wo die Straßen ein Gitter bilden. Wenn ich jetzt wissen will, wie weit es von einer Ecke in Manhattan zu einer anderen ist, dann hilft mir die euklidische Metrik wenig. Die gibt mir ja den direkten Abstand, also quasi die Luftlinie. Und wenn ich nicht mit dem Flugzeug unterwegs bin, dann hilft mir das nichts. Ich kann ja nicht schnurgerade durch die Stadt gehen, Hochhäuser raufklettern und wieder runter. Ich muss den Straßen und den rechten Winkeln folgen. Und brauche deswegen eine andere Funktion, mit der ich den Abstand berechnen kann beziehungsweise eine andere Metrik. Die heißt übrigens auch "Manhattan-Metrik" und hat tatsächlich Anwendungen abseits der Navigation durch amerikanische Großstädte, aber das würde jetzt zu weit führen.

Wir wollen uns ja um das Universum kümmern. Und auch da kommen wir mit der euklidischen Metrik nicht weit. Zuerst mal, weil das Universum kein zweidimensionales Blatt Papier ist. Wir haben drei Raumdimensionen, was aber noch kein Problem wäre. Das mit den Dreiecken und der euklidischen Metrik lässt sich problemlos auf drei Dimensionen erweitern. Aber der Raum ist ja nicht nur dreidimensional, sondern auch gekrümmt. Das wissen wir dank Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie und das macht die Sache schwierig. Jede Masse krümmt den Raum und wir müssen trotzdem einen Weg finden, um die Abstände zu bestimmen.

Stellen wir uns nochmal das Blatt Papier vor. Nur legen wir es jetzt nicht flach auf den Boden, sondern streuen vorher noch nen Haufen unterschiedlich große Murmeln aus und legen das Blatt darauf. Jetzt wird es jede Menge Buckel im Papier geben und wir kommen mit den Dreiecken und dem Satz von Pythagoras nicht mehr weiter, wenn wir den kürzesten Abstand zwischen zwei Punkten messen wollen. Die Linien, die wir zwischen den Punkten ziehen, werden gebogen sein; wir können sie um die Buckel herum ziehen oder oben drüber - aber es ist nicht auf den ersten Blick ersichtlich, welche davon länger oder kürzer sind.

Dasselbe Problem haben wir auch beim Universum. Der Raum ist gekrümmt und im Prinzip an jedem Punkt unterschiedlich stark. In der Nähe von Sternen stärker als im leeren Weltraum; in der Umgebung von schwarzen Löchern so stark, dass wir uns schwer tun zu verstehen, was da abgeht. Und so weiter. Aber trotzdem wollen wir das irgendwie untersuchen können, zumindest mathematisch. Genau das war das Problem, vor dem Albert Einstein gestanden ist, als er seine Allgemeine Relativitätstheorie formuliert hat. Zu sagen: "Massen krümmen die Raumzeit" und "Objekte folgen bei ihrer Bewegung der Krümmung" ist das eine. Das auch mathematisch exakt aufzuschreiben, das andere. Aber am Ende hat Einstein es geschafft und das Ergebnis waren seine berühmten Feldgleichungen. Ich erspare es mir (und euch), die jetzt im Detail zu erklären. Aber im Wesentlichen ist ein Satz von mathematischen Gleichungen, bei denen auf der einen Seite ein Krümmungstensor steht und auf der anderen der Energie-Impuls-Tensor.

Und vor dem Wort "Tensor" muss man auch keine Angst haben, das ist eigentlich nur ein aufgemotzter Vektor. Und was ein Vektor ist, ist simpel. Ein Vektor ist eine Zahl mit einer Richtung. Ok, das ist vielleicht ein bisschen zu vereinfacht. Aber nehmen wir zum Beispiel die Geschwindigkeit. Wenn ich sage, dass ich mit 25km/h die Straße entlang fahre, dann meine ich normalerweise auch genau das: Gemessen an der Distanz die ich auf der Straße zurücklege, bewege ich mich mit 25km/h. Ich kann aber genau so gut sagen, dass ich mich gerade mit 17,7 km/h Richtung Norden und gleichzeitig mit 17,7 km/h in Richtung Westen bewege, nämlich dann, wenn die Straße exakt in Richtung Nordwesten verläuft. Auf der Straße interessiert mich das normalerweise nicht, aber ganz allgemein ist es durchaus sinnvoll, bei einer Geschwindigkeit nicht den absoluten Wert anzugeben, sondern den Anteil, mit dem man sich jeweils in eine der drei Raumrichtungen bewegt. Statt einer Zahl hat man also jetzt drei Zahlen, die man braucht, um zu sagen, wie schnell etwas ist und diese drei Zahlen zusammen sind ein Vektor.

Man kann das Konzept von Vektoren auch ohne physikalische Anwendung und ganz abstrakt definieren; man kann mit Vektoren rechnen wie mit normalen Zahlen; zumindest dann, wenn man die entsprechenden Rechenregeln kennt. Und so weiter. Und man kann das Konzept des Vektors noch erweitern. Einen Vektor kann man sich als eine Liste von Zahlen vorstellen, im Beispiel der Geschwindigkeit eben als Liste von drei Zahlen. Einen Tensor kriege ich, wenn ich aus der Liste eine Tabelle mache. Klingt kompliziert, aber stellen wir es uns so vor: Angenommen wir haben irgendein Material, das sich verformen lässt. Ich kann in der einen Richtung dran ziehen, in der anderen Richtung, ich kann es zusammendrücken, verdrehen, und so weiter. Es ist klar, dass auch hier die Richtung eine Rolle spielt. Vielleicht ist das Material sehr leicht zu dehnen, wenn ich in die eine Richtung ziehen, aber sehr schwer, wenn man an den anderen Seiten zieht? Will man das mathematisch beschreiben, dann muss man das Verhalten für jede Richtung definieren. Und um dieses Verhalten zu beschreiben, brauche ich im Allgemeinen ebenfalls mehr als nur eine Zahl, weil es zum Beispiel davon abhängt, wie schnell die Verformung abläuft und die Geschwindigkeit, wie wir ja schon wissen, ein Vektor mit drei Zahlen ist.

Um das Verzerrverhalten zu beschreiben kriege ich am Ende also einen Vektor, bei der jeder Eintrag selbst wieder ein Vektor ist. Oder, wenn ich das ganze ein wenig anders aufschreibe, eine Tabelle aus Zahlen, die in der Mathematik eine "Matrix" genannt wird. Oder, noch genauer, als "Tensor zweiter Stufe". Ein Vektor ist dann ein Tensor erster Stufe, weil die Zahlen hier - vereinfacht gesagt - nur eine Spalte bilden, während sie bei einer Matrix in Spalten und Reihen, also zweidimensional, organisiert sind. Eine simple Zahl, ohne irgendwas, wäre dann logischerweise ein Tensor nullter Stufe und nach oben kann man das auch beliebig erweitern. Ich kann meine Zahlen auch in einem dreidimensionalen Gitter anordnen, wenn das nötig ist und kriege einen Tensor dritter Stufe, und so weiter. Irgendwann kann man sich das nicht mehr vorstellen, aber mathematisch aufschreiben und damit rechnen ist kein Problem.

Aber jetzt wieder zurück zu Einstein und seinen Gleichungen. Mit simplen Zahlen kommt man da nicht weit, mit Vektoren auch nicht. Wir haben ja nicht nur einen dreidimensionalen Raum sondern genaugenommen eine vierdimensionale Raumzeit. Und wenn ich beschreiben will, wie die gekrümmt werden kann, dann muss man das so ähnlich anstellen, wie ich es gerade im Beispiel des verzerrten Materials erklärt habe. Nur dass es sehr viel komplizierter ist, natürlich. Am Ende kriegt man aber eben etwas, dass sich - nach einem italienischen Mathematiker - der "Ricci-Krümmungstensor" nennt. Und auf der anderen Seite der Gleichung steht der Energie-Impuls-Tensor, der beschreibt, wie viel Energie und Masse sich in einem bestimmten Punkt der Raumzeit befindet, beziehungsweise wie viel Energie und Masse durch diesen Punkt hindurch fließt. Das ganze Zeug im Universum ist ja dynamisch und das muss man berücksichtigen. Das ist jetzt alles enorm vereinfacht, aber im wesentlichen ist das das Herzstück von Einsteins Theorie: Eine Gleichung mit zwei Tensoren, einer beschreibt wie sich der Raum krümmt und der andere, wie viel Energie und Masse sich irgendwo befinden.

Eine Gleichung zu haben ist das eine. Sie zu lösen, das andere. Bei den Einsteinschen Feldgleichungen ist das alles andere als einfach. Aber wenn man sie löst, dann ist das Ergebnis eine Metrik. Also eine Funktion, die mir sagt, wie die Abstände in der Raumzeit berechnet werden. Und erinnern wir uns an den Anfang der Folge, als ich von der euklidischen Metrik und der Manhattan-Metrik erzählt habe. Je nachdem wie der Raum beschaffen ist - eine zweidimensionale Fläche oder ein Gitter aus Straßen - haben wir eine andere Metrik gebraucht. Im Umkehrschluss heißt das: Wenn ich die Metrik kenne, kann ich daraus ableiten, wie die Geometrie des Raumes aussieht, die sie beschreibt. Wenn ich also die Einsteinschen Feldgleichungen löse und eine Metrik finden kann, dann kann ich daraus die Geometrie der Raumzeit ableiten oder anders gesagt: Die Form des Universums.

Das war jetzt sehr viel, aber auch sehr notwendige Mathematik um die Frage zu beantworten: Welche Form hat das Universum denn jetzt? Die Antwort lautet: Kommt drauf an. Es kommt darauf an, welche Annahmen man über den Energie-Impuls-Tensor trifft. Wüssten wir exakt, wie viele Masse und Energie an welchen Punkten des Universums existiert, dann - ok, könnten wir die Gleichungen immer noch nicht lösen, weil das absurd komplex wäre. Aber das wissen wir ja sowieso nicht. Alle bisherigen Lösungen der Einsteinschen Gleichungen gehen von stark vereinfachten Annahmen aus. Man kann zum Beispiel voraussetzen, dass die gesamte Materie und Energie komplett gleichmäßig in allen Richtungen im Universum verteilt ist. Das ist etwas, was zumindest in grober Näherung für das Universum das wir beobachten, korrekt ist. Da gibt es keine Ecken, in denen absurd viel mehr Galaxien zu finden sind als anderswo. Und wir können voraussetzen, dass sich die Abstände im Laufe der Zeit ändern können. Auch das basiert auf Beobachtungsdaten, nämlich der Beobachtung der Expansion des Universums. Wenn wir damit probieren, die Einsteinschen Gleichungen zu lösen, kriegen wir etwas, was sich Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker-Metrik nennt, nach den vier Wissenschaftlern, die genau das getan haben. Mit dieser Metrik kann man unser reales Universum halbwegs gut beschreiben; wir kriegen einen expandierenden Kosmos, können aber leider immer noch nichts über dessen genaue Form aussagen. Darüber habe ich in Folge 398 der Sternengeschichten genauer gesprochen. Solange wir nicht auch wissen wie VIEL Materie und Energie insgesamt im Universum ist, wissen wir nicht, wie es als ganzes insgesamt gekrümmt ist oder ob es überhaupt gekrümmt ist. Anders gesagt: Wir wissen nicht, ob es das vierdimensionale Äquivalent einer Kugel oder eines Blatt Papiers ist.

Wir könnten auch sagen, dass das Universum gar keine Materie enthält. Das ist zwar offensichtlich falsch, macht aber die Berechnung einfacher und dann kriegen wie eine De-Sitter-Metrik beziehungsweise einen De-Sitter-Kosmos. Das klingt zwar nach einer unnötigen mathematischen Übung, aber solche De-Sitter-Modellen waren in der Anfangszeit der Kosmologie wichtig, um überhaupt irgendwie zu verstehen, wie die Feldgleichungen funktionieren. Und tatsächlich war das Universum ganz zu Beginn ja vielleicht wirklich näherungsweise ein De-Sitter-Raum, es hat ja ein paar Sekundenbruchteile gebraucht, bis die Materie entstanden ist.

Es gibt noch jede Menge andere Metriken, zum Beispiel die Anti-De-Sitter-Metrik, die uns schon mal bei der Folge 538 über das holografische Universum. Oder die Gödel-Metrik aus Folge 354: Da hat der Mathematiker Kurt Gödel vorausgesetzt, dass das Universum als ganzes rotiert und am Ende eine Metrik rausbekommen, nach der Zeitreisen möglich sind. Aber wie gesagt: Nur weil man das ausrechnen kann, folgt daraus nicht, dass es auch so ist. Einsteins Gleichungen sind enorm mächtig. Sie können nicht nur ein Universum beschreiben, sondern jede Menge. Und wir müssen uns noch sehr viel länger mit der Metrik beschäftigen, wenn wir wissen wollen, welches davon unser eigenes ist.

Sternengeschichten Folge 616: Verschwundene Sterne

Zwischen den 1950er und den 2020er Jahren sind ein paar tausend Sterne vom Himmel verschwunden. Das klingt mysteriös. Das ist auch ein wenig mysteriös, wie wir in dieser Folge hören werden. Aber um zu verstehen, was daran mysteriös ist, muss ich zuerst einmal erklären, worum es hier eigentlich geht.

Ein verschwindender Stern ist erstmal kein Rätsel. Wir wissen, dass Sterne nicht ewig existieren können. Wenn der Wasserstoff durch die Kernfusion in ihrem Inneren aufgebraucht ist, können sie nicht mehr so leuchten wie sie das Millionen oder Milliarden Jahre lang getan haben. Was dann passiert, habe ich hier schon oft erzählt. Je nach Masse des Sterns wird daraus entweder ein weißer Zwerg, ein Objekt so groß wie die Erde in dem keine Kernfusion mehr stattfindet. Oder aber es gibt eine Supernova-Explosion und übrig bleibt vom Stern nur noch ein schwarzes Loch oder ein Neutronenstern.

Dann ist der Stern zwar kein Stern mehr in dem Sinne, wie wir "Stern" definieren. Es handelt sich nicht mehr um ein Objekt, in dem für eine relevant lange Zeit durch Kernfusion Wasserstoff in Helium umgewandelt wird. Aber das, was aus dem Stern geworden ist, ist nicht unsichtbar. Weiße Zwerge sind zwar klein, aber sind immer noch enorm heiß und leuchten entsprechend. Wir können sie beobachten und haben sie auch beobachtet. Eine Supernova-Explosion gehört zu den hellsten Ereignissen im Universum, die kann man definitiv beobachten und wenn ein Neutronenstern übrig bleibt, ist der zwar vergleichsweise schwer zu sehen, aber auch das haben wir schon geschafft. Gut, ein schwarzes Loch kann man tatsächlich nicht sehen, zumindest nicht direkt. Aber die Supernova-Explosion die davor stattfindet, hätten wir eben nicht verpasst. Wenn zwischen 1950 und jetzt ein Stern also verschwindet, ohne das wir eine Supernova gesehen haben und auch keinen weißen Zwerg oder ähnliches sehen können, dann ist das durchaus etwas, was man sich genauer ansehen kann.

Im Jahr 2020 hat sich das Projekt VASCO gegründet, unter der Leitung der schwedischen Astronomin Beatriz Villarroel, zusammen mit diversen Forscherinnen und Forschern aus Schweden und Spanien. "VASCO" steht für "Vanishing and Appearing Sources during a Century of Observations", auf deutsch "Verschwundene und aufgetauchte Quellen während eines Jahrhunderts an Beobachtungen". Es geht dabei darum, alte Aufnahmen des Himmels mit neuen zu vergleichen und nach Unterschieden zu suchen. Das klingt einfach, ist aber am Ende doch ziemlich kompliziert.

Beim VASCO-Projekt hat man mit dem Palomar Observatory Sky Survey, kurz "POSS" begonnen. Das ist eine Himmelsdurchmusterung die zwischen 1948 und 1958 an der Palomar-Sternwarte in Kalifornien durchgeführt wurde. Warum man solche Durchmusterungen macht, habe ich ja schon in den Folgen 370 und 441 ausführlich erklärt. Aber es ist ja auch nicht schwer zu verstehen, warum man sich die Mühe macht, und einfach mal alles fotografiert, was man am Himmel sehen kann. Genau so wie wir Landkarten brauchen, brauchen wir auch möglichst gute Himmelskarten, wenn wir irgendwas in der Astronomie erreichen wollen. POSS hat den nördlichen Himmel komplett abgedeckt und dafür insgesamt 936 Fotoplatten belichten müssen. Digitale Aufnahmen gab es damals natürlich noch nicht. Heute aber schon und weil Durchmusterungen des Himmels so enorm wichtig für die Astronomie sind, haben wir sie immer wieder gemacht und mit immer besseren Instrumenten.

2019 wurde die Pan-STARRS DR2 Datenbank veröffentlicht, die immerhin schon 10 Milliarden Einträge enthält. Nicht alles davon sind Sterne und es gibt diverse zusätzliche Informationen. Aber es sind auf jeden Fall mehr und bessere Informationen enthalten als im alten POSS-Katalog. Und im 2022 veröffentlichten Gaia DR3 Katalog, der mit dem Weltraumteleskop GAIA erstellt wurde, finden sich tatsächlich 1,8 Milliarden Sterne, mehr als in jedem anderen Katalog zuvor. Diese drei Kataloge wurden im VASCO-Projekt abgeglichen. Und man kann sich vorstellen, dass das keine einfache Aufgabe ist. Das muss automatisiert werden und man muss natürlich berücksichtigen, dass zwischen den Aufnahmen früher und heute ein paar Jahrzehnte vergangen sind; man muss die Koordinatenangaben entsprechend umrechnen; muss berücksichtigen dass man es im einen Fall mit analogen Fotografien zu tun hat und in den anderen mit digitalen Daten, und so weiter. Man muss auch berücksichtigen, dass sich Sterne bewegen. Nicht so viel, dass es auf den Bildern groß auffällt, aber wenn man genau sein will - und das will man hier - dann muss man das beachten und darf nicht nur an der exakt selben Stelle des Himmels suchen. All das und noch viel mehr haben die Forscherinnen und Forscher entsprechend in automatische Such- und Abgleichprogramme eingebaut. Und nach einer ersten Analyse wurden immerhin 298.165 Objekte entdeckt, die im alten POSS-Katalog vorhanden waren, in den neuen aber nicht. Das sind ziemlich viele, aber nachdem man noch zusätzliche Daten aus weiteren Katalogen verwendet hat, konnte man die Zahl auf 9395 reduzieren. Fast 10.000 Sterne, die in den 1950er Jahren fotografiert wurden, waren in den modernen Katalogen nicht mehr zu finden.

Fast 10.000 verschwundene Sterne sind eine Menge. Im nächsten Schritt wurde also geschaut, ob es sich vielleicht bei manchen nicht um Sterne handelt, sondern um Asteroiden. Bei solchen Durchmusterungen geht es ja vor allem darum, möglichst viele und gute Bilder des Himmels zu machen. Die Zeit, all die Millionen Lichtpunkte auch im Detail zu analysieren hat man da nicht. Es kann also gut sein, dass ein paar der Lichtpunkte aus den alten Katalogen in Wahrheit Asteroiden unseres Sonnensystems waren, die sich dann natürlich weiterbewegt haben und in den neuen Datenbanken nicht mehr zu finden sind. Aber auch das kann man entsprechend prüfen und dieser Prozess hat die Zahl der verschwundenen Objekte auf 9206 reduziert.

Eine weitere Prüfung der Daten hat sich mit der Veränderlichkeit beschäftigt. Wie gut eine Durchmusterung ist, hängt ja auch von der Genauigkeit des Teleskops ab, mit dem sie gemacht wird. Es gibt jede Menge Sterne, die ihre Helligkeit periodisch verändern, wie ich in den Folgen 64 und 65 ausführlich erklärt habe. Wenn ein Stern zum Zeitpunkt der Aufnahme in den 1950er Jahren gerade hell genug war, um fotografiert zu werden und bei den modernen Durchmusterungen aber gerade in einer dunkleren Phase, dann kann es so aussehen, als wäre er verschwunden. Das war nach Abgleich diverser Datenbanken bei 35 der verschwundenen Objekten der Fall, es bleiben aber immer noch 9171 übrig.

Und dann gibt es ja noch die "Artefakte". Damit ist nichts außerirdisches gemeint, sondern schlicht alle möglichen Bildfehler, optischen Fehler, Kratzer auf den alten Fotoplatten, Fehler die beim Digitalisieren der Daten gemacht wurden, und so weiter. Diese Prüfung war sehr effektiv und hat die Zahl der verschwundenen Sterne auf 5579 reduziert.

Wer sich jetzt fragt: Wie ist das mit Satelliten? Die könnten ja auch auf einer alten Aufnahme drauf sein und auf einer neueren nicht. Prinzipiell ja. Aber der erste Satellit - Sputnik - wurde von uns erst 1957 gestartet und da war der überwiegende Teil der Aufnahmen des Palomar Observatory Sky Survey schon fertig.

Eine letzte Prüfung hat dann noch nach Sternen geschaut, die sich deutlich schneller bewegen als üblich und die sich in der Zeit zwischen den alten und neuen Durchmusterung überdurchschnittlich weit bewegt haben und dadurch von den automatischen Programmen nicht als derselbe Stern erkannt worden sind. Am Ende sind noch 5399 verschwundene Sterne übrig geblieben.

Und die sind das tatsächliche Rätsel. Bei diesen 5399 Objekten gab es keine simple Möglichkeit, zu erklären, warum sie auf den alten Bildern zu sehen sind, auf den neuen aber nicht. Aber es gibt natürlich ein paar komplexere Möglichkeiten. Es könnte sich um "Dunkle Supernovae" handeln - davon habe ich in Folge 544 ausführlich gesprochen. Also um Sterne, die so massereich sind, dass sie quasi direkt zu einem schwarzen Loch kollabieren. Sie haben gar keine Chance, bei einer Supernova hell zu explodieren. Wir wissen, dass es sowas theoretisch geben kann, aber auch, das so etwas sehr, sehr selten sein muss. Mehr als 5000 solcher dunklen Supernovae in den letzten Jahrzehnten: Das ist definitiv zu viel.

Es kann auch sein, dass der Gravitationslinseneffekt verantwortlich ist. Masse krümmt den Raum und Licht folgt der Raumkrümmung. Wenn zum Beispiel von uns aus gesehen eine ferne Galaxie und ein näherer Stern genau hintereinander stehen, kann das Licht der Galaxie so gekrümmt werden, dass uns die Galaxie deutlich heller erscheint als sie ist. Wenn sich der Stern - die Gravitationslinse - dann ein kleines Stückcken bewegt hat, ist alles wieder normal und die Galaxie verblasst. So was gibt es, sowas haben wir schon beobachtet - aber so etwas erkennen wir normalerweise auch.

Was ist mit Aliens? Die sind natürlich auch als Erklärung angeführt werden. Ja, theoretisch kann man sowas wie eine Dyson-Sphäre bauen, eine Hülle um einen Stern herum, um dessen gesamte Energie zu nutzen. Und wenn ich "theoretisch" sage, dann meine ich, dass wir uns sowas vorstellen können, nicht, dass wir auch annähernd in der Lage dazu wären. Und abgesehen davon, dass so eine Dyson-Sphäre auch nicht unsichtbar ist, wäre es schon ein wenig überraschend, wenn da gleich ein paar tausend von den Dingern in den letzten Jahrzehnten fertiggestellt worden wären.

Am wahrscheinlichsten ist es, dass es sich bei den "verschwundenen" Sternen um Sterne handelt, die sehr stark veränderlich sind. Also Sterne, die damals gerade extrem hell waren und später extrem dunkel. Es gibt ja wirklich viele Sterne da draußen und wir wissen bei den allermeisten von ihnen kaum Details, weil wir schlicht und einfach nicht alle im Detail erforschen können.

Wir können also davon ausgehen, dass die verschwundenen Sterne in Wahrheit gar nicht verschwunden sind. Sondern ihre Helligkeit stärker verändern oder sich schneller bewegen also wir das mitgekriegt haben. Was nicht bedeuten soll, dass das ganze VASCO-Projekt Zeitverschwendung ist. Ganz im Gegenteil: Gerade wenn wir etwas wirklich neues entdecken wollen, müssen wir solche großangelegten Datenvergleiche durchführen. Irgendwann wird vielleicht einmal ein Stern verschwinden, bei dem wir das WIRKLICH nicht mehr erklären können, und dann wird es spannend werden…

Sternengeschichten Folge 615: Astronomische Poesie

Die Beschäftigung mit den Sternen, den anderen Himmelskörpern, den Galaxien und dem Rest des Universums ist nicht nur Wissenschaft. Von Anfang an war der Himmel und das, was dort passiert, auch etwas, was Kunst, Literatur, Religion und so gut wie alle anderen Bereiche des menschlichen Lebens beeinflusst hat. Ich habe in früheren Folgen schon öfter über die Mythen des Sternenhimmels oder über die religiösen Aspekte der Astronomie gesprochen. Und natürlich auch über Science Fiction, den Bereich, wo Astronomie und Literatur bzw. Film am direktesten aufeinandertreffen. Aber heute möchte ich ein Blick auf die Poesie werfen. Wer nach Gedichten mit astronomischen Hintergründen sucht, wird schnell fündig werden. Nehmen wir zum Beispiel das, was Friedrich Schiller im Jahr 1797 unter dem Titel "An die Astronomen" veröffentlicht hat. Was hat der große Dichter und Denker der Astronomie zu sagen? Das hier:

"Schwatzet mir nicht so viel von Nebelflecken und Sonnen,

Gut - ich will hier jetzt keine Gedichtinterpretation machen. Aber natürlich muss ich da dem guten Schiller schon ein wenig widersprechen. Wenn es nach mir geht, kann gar nicht genug von Nebelflecken und Sonnen geschwatzt werden. Aber immerhin hat er recht damit, wenn er sagt, dass unser Gegenstand, die Astronomie, "der erhabenste im Raume" ist. Die Astronomie IST die beste Wissenschaft, was sonst. Wenn ich vermuten wollen würde, was Schiller damit meint, dann etwas in der Art von: Die wissenschaftliche Erforschung der Welt ist das eine, aber über diese materielle Forschung hinaus gibt es das "Erhabene", dass von der Wissenschaft nicht erfasst werden kann. Oder so irgendwie. Das geht in eine ähnliche Richtung wie der Teil des Gedichts "Lamia" des britischen Autors John Keats. 1819 hat er dort geschrieben:

„Denn flieht nicht aller Zauber vor den Tücken

Keats beschwert sich darüber, dass die Welt weniger spannend wird, wenn die Wissenschaft sie nüchtern erklärt. Aber ich denke, da irrt er sich und sowohl Keats als auch Schiller würden die Sache vermutlich anders sehen, wenn sie heute leben würden und sehen könnten, was wir für fantastische Dinge herausgefunden haben. Ja, es gilt immer noch, das die Wissenschaft die Wissenschaft ist und die Kunst die Kunst. Und die Vermittlung von Wissenschaft muss noch viel aufholen. Aber dass das Universum da draußen nicht nur wissenschaftlich erforscht sondern auch schlicht und einfach wunderbar gefunden werden kann, sollte heute klar sein. Ebenso klar ist es meiner Meinung nach auch, dass die Wunder nichts von ihrer Faszination verlieren, wenn man sie verstanden hat. Oder, um den Physiker Richard Feynman zu zitieren: Es kommt immer nur Schönheit dazu!

Aber eigentlich soll sich diese Folge ja nicht mit Wissenschaftskritik in Gedichtform beschäftigen, sondern mit astronomischer Poesie. Schillers Freund Johann Wolfgang Goethe war nicht nur ein großer Dichter sondern auch Naturforscher. Er hat den Mond mit dem Teleskop betrachtet (unter anderem gemeinsam mit Schiller) und natürlich auch Gedichte darüber geschrieben. 1778 sogar eines, das den Titel "An den Mond" trägt; mir ein bisschen besser gefällt sein Werk aus dem Jahr 1828 mit dem Titel "Dem aufgehenden Vollmond", das mit folgenden Zeilen beginnt:

“Willst du mich sogleich verlassen?

Da kann man natürlich viel hinein interpretieren, auch nicht-astronomische Themen. Aber alle, die sich schon mal auf die astronomische Beobachtung gefreut haben und dann vor einem wolkigen Himmel gestanden sind, können nachvollziehen, was Goethe da schreibt.

Es gibt aber auch Gedichte, die wissenschaftliche Erkenntnisse sehr direkt widerspiegeln. Zum Beispiel den schönen Text "Der Mondberg-Uhu" von Christian Morgenstern:

Ein Uhu, der auf einem Berg am Mond steht, scheint nicht viel mit Wissenschaft zu tun zu haben. Morgenstern schreibt aber über die Temperatur auf dem Mond. Das war eine Frage, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als das Gedicht erschien, noch nicht ganz geklärt war. Denn wie soll man das aus der Ferne messen? Der britische Forscher John Herschel hatte gegen Ende des 19. Jahrhunderts probiert, die Infrarotstrahlung des Mondes zu beobachten. Also die Wärme, die vom Mond abgestrahlt wird, woraus man seine Temperatur berechnen kann. Das ist gar nicht so einfach, aber Herschel kam zu dem Schluss, dass Mondgestein im direkten Sonnenlicht enorm heiß sein muss, weit über 100 Grad. Der amerikanische Wissenschaftler Samuel Pierpont Langley war anderer Meinung, seine Messungen legten nahe, dass die Mondoberfläche nur wenig über Null Grad Celsius warm ist.

Genau das sind die Positionen, die in Morgensterns Gedicht auftauchen: Bis hundertfünfzig Grad im Licht, gibt Herschel ihm (zwar Langley nicht). Heute wissen wir, dass Herschel Recht hatte. Die Höchsttemperatur des Mondes im Sonnenlicht liegt bei circa 130 Grad, in der Nacht kann es auf -160 Grad abkühlen.

Die Verbindung zwischen Poesie und Astronomie funktioniert aber auch andersrum. Anstatt wissenschaftliche Erkenntnisse in Gedichtform zu packen, kann man auch probieren, astronomisches Wissen aus der Poesie zu extrahieren. Das hat man zum Beispiel bei der antiken Dichterin Sappho probiert, die vor mehr als 2500 Jahren auf der griechischen Insel Lesbos gelebt hat. Es sind nur wenige ihrer Gedichte erhalten, aber in einem davon wird es definitisch astronomisch:

"Untergegangen sind der Mond

Das ist der Anfang des "Mitternachtsgedichts" und wie es weitergeht, wissen wir nicht - mehr ist nicht erhalten. Und das ist natürlich nur die deutsche Übersetzung des originalen Textes und es gibt viele Möglichkeiten, das zu übersetzen. Trotzdem ist klar: Sappho erzählt hier nicht nur darüber, dass sie in besagter Nacht alleine schlafen muss, sondern hat davor auch zum Himmel geschaut. Vielleicht hat sie auf die Person gewartet, die sie gerne in ihrem Schlafzimmer gehabt hätte und dabei Mond und Sterne betrachtet? Das werden wir nicht herausfinden, Forscherinnen und Forscher haben aber probiert, ob sie vielleicht rauskriegen können, wann Sappho in der Nacht gewartet hat. Immerhin gibt es ja ein paar halbwegs konkrete Angaben: Es ist Mitternacht, der Mond war zu sehen, ist es jetzt aber nicht mehr und gleiches gilt für den Sternhaufen der Plejaden. Das Ergebnis: Irgendwann zwischen dem 25. Januar und dem 31. März. In dem Zeitraum kann man den Himmel auf der Insel Lesbos so sehen wie in Sapphos Gedicht. Das Jahr kann man damit natürlich nicht bestimmen und genaugenommen ist der Rest auch ein wenig zweifelhaft.

Das, was in der deutschen Übersetzung "Mitternacht" heißt, muss zum Beispiel überhaupt nichts damit zu tun haben, was wir heute unter dem Begriff verstehen. Es war damals nicht unüblich, die Nacht in drei Abschnitte zu unterteilen und das, was Sappho im Original meint, wäre besser mit "im zweiten Drittel der Nacht" übersetzt anstatt mit "Mitternacht". Am Ende ist es ein Gedicht über Einsamkeit und kein astronomisches Beobachtungsprotokoll und genau so sollte man meiner Meinung nach ingesamt mit dem Thema der astronomischen Poesie umgehen.

Die Sterne, die Nacht, der Mond und die Sonne: All das ist nicht nur Wissenschaft, sondern auch Inspiration. Wir wollen das Universum verstehen, aber wir wollen uns davon auch verzaubern lassen. Je nach persönlicher Einstellung können verstehen und verzaubern identisch sein oder nicht. Aber wenn wir Gedichte schreiben, dann wollen wir meistens unsere Emotionen ausdrücken. Und manchmal kann man dafür eben auch die Astronomie verwenden, so wie es der deutsche Dichter Friedrich Rückert in seinem wunderbaren Gedicht "Du bist mein Mond" getan hat, mit dem ich diese Folge auch beenden möchte:

"Du bist mein Mond, und ich bin deine Erde;

Du bist mein Mond, und ich bin deine Erde;

Du bist mein Mond, und ich bin deine Erde;

Sternengeschichten Folge 614: Die Vela-Supernova

"Ein außergewöhnlich langer Strahl aus extrem schwachen Licht." So lautet der Eintrag mit der Nummer 3145 in einer sehr langen Tabelle, die der britische Astronom John Herschel im Jahr 1847 veröffentlicht hat. Die Beobachtungen dazu hat er aber schon am 1. März 1835 durchgeführt und zwar als er einige Jahre in Südafrika verbrachte, um dort den Himmel der südlichen Hemisphäre zu katalogisieren. Auf den ersten Blick ist dieser Eintrag jetzt nicht sonderlich spektakulär. Herschel hat in den Jahren zwischen 1834 und 1838 nicht nur jede Menge Sterne sondern auch Sternhaufen und "Nebel" beobachtet und klassifiziert. Und einer dieser vielen, vielen Nebel war eben der, der aussieht wie ein "außergewöhnlich langer Strahl aus schwachem Licht". Später wurde dieser "Bleistiftnebel", wie man das Objekt wegen seiner Form genannt hat, dann auch von anderen und mit besseren Teleskopen beobachtet. Bis man aber herausgefunden hat, worum es sich dabei handelt, hat es noch ein wenig gedauert.

Der Bleistiftnebel - der auf den modernen Aufnahmen eher wie ein Besen aussieht und deswegen auch ab und zu "Hexenbesen" genannt wird - ist nur eine von vielen nebligen Strukturen in dieser Himmelsregion und sie alle zusammen sind das Resultat einer gewaltigen Explosion, die dort vor langer Zeit stattgefunden hat. Eine Explosion, durch die wir überhaupt erst gelernt haben, was mit diesen Explosionen überhaupt los ist, warum sie stattfinden und was sie für Folgen haben.

Fangen wir aber am besten mal mit den grundlegenden Dingen an. Den Bleistiftnebel hat Herschel im "Segel des Schiffs" entdeckt. So heißt ein Sternbild des Südhimmels, das im 18. Jahrhundert eingeführt wurde, als man das antike Sternbild "Argo Navis" auseinander genommen hat. Argo war ein Schiff; das Schiff der Argonauten aus den griechischen Mythen. Da es den modernen Astronomen aber zu viel Platz am Himmel eingenommen hat, hat man es in drei neue Sternbilder unterteilt: Carina, den "Kiel des Schiffs", Puppis, das "Achterdeck des Schiffs" und Vela, das "Segel des Schiffs". Alle drei gehören auch heute noch zu den offiziellen Sternbildern und ich erzähle das vor allem deswegen, weil wir den Begriff "Vela" im folgenden noch sehr oft brauchen werden. "Vela" ist der latenische Begriff für "Segel" und so wie es in der Astronomie üblich ist beziehungsweise damals noch viel mehr üblich war, bekommen Himmelsobjekte eine Bezeichnung, die sich unter anderem zusammensetzt aus dem lateinischen Begriff des Sternbilds, in dem sie am Himmel zu sehen sind.

Und deswegen hat der Astronom Henry Risbeth dann auch die Bezeichnungen Vela-X, Vela-Y und Vela-Z verwendet, als er 1958 genau in der Region des Bleistiftnebels drei sehr starke Quellen von Radiostrahlung entdeckt hat. Der sowjetische Astronom Iossif Schklowski hat diese Objekte dann 2 Jahre später in einer Arbeit erwähnt, die den vielversprechenden Titel "Die Natur der Supernovae" trägt. Heute wissen wir ja schon recht gut, worum es sich dabei handelt: Um die gewaltigen Explosionen am Ende eines Sternenlebens. Wir unterscheiden zwei grundlegend unterschiedliche Arten. Supernovae vom Typ I, bei denen zwei Sterne einander umkreisen. Der eine ist schon am Ende seines Lebens angekommen und hat kein Material für die Kernfusion mehr. Wenn jetzt aber der andere Stern recht nahe ist, kann von dort neuer Wasserstoff auf den schon toten Stern gelangen, wodurch die Kernfusion jetzt erneut und enorm heftig einsetzt: Der Stern explodiert.

Supernovae vom Typ II entstehen, wenn sehr massereiche Sterne das ganze Material in ihrem Inneren für die Kernfusion verbraucht haben. Wenn die dann aufhört und keine Energie mehr von innen nach außen dringt, kollabiert der ganze Stern unter seinem eigenen Gewicht und das passiert so schnell und heftig, dass gewaltige Energiemengen frei werden und der Stern ebenfalls explodiert. Übrig bleibt, wenn überhaupt, nur ein sehr kleiner aber dafür sehr dichter und massereicher Rest, ein Neutronenstern; ein Objekt so schwer wie die Sonne, aber nur ein paar Dutzend Kilometer groß.

Damals, in den 1960er Jahren, waren die Grundprinzipien dieser Vorgänge zwar auch schon bekannt, aber das Thema war doch noch vergleichsweise neu und es gab viele offene Fragen. Aus seiner Untersuchung der Strahlung von Vela-X, Vela-Y und Vela-Z, zusammen mit den Daten über die ganzen nebelartigen Dinger in der Region konnte Iossif Schklowski aber bestimmen, dass dort genau so eine vorhin beschriebene Supernova vom Typ II stattgefunden haben muss. Der Bleistiftnebel und die anderen Wolken, die man dort sehen kann, sind die Überreste des Sterns, die bei der Explosion ins All geschleudert werden. Und die Radioquellen gibt es, weil die Sternenreste nicht langsam und friedlich durchs All wabern, sondern mit enormer Geschwindigkeit durch die Gegend sausen. Dabei leuchtet das Material und es leuchtet auch im Radiolicht.

Noch besser konnte man die Sache dann in den 1970er Jahren verstehen, denn da gab es die ersten guten Röntgendaten über die Region in Vela. Röntgenastronomie ist ja schwierig; viele Himmelsobjekte und Prozesse erzeugen Röntgenstrahlung, aber die ist nicht in der Lage, die Atmosphäre der Erde zu durchdringen. Heute haben wir gute Weltraumteleskope, die Röntgenastronomie betreiben können. Aber damals war die Sache noch ein wenig schwieriger. Zwei wissenschaftliche Arbeiten aus dem Jahr 1971 beschreiben, wie man vorgehen musste. Man packte Röntgendetektoren auf Raketen, die recht martialische Namen tragen, in dem Fall Nike-Tomahawk und Terrier-Sandhawk. Das war kein Zufall, denn diese Raketen waren tatsächlich eigentlich Boden-Luft-Raketen, die von Kampfschiffen aus abgefeuert wurden. Die hat man dann aber auch als untere Stufe für Höhenforschungsraketen benutzt, um so etwas wie Röntgenstrahlung aus dem All zu messen. So oder so ist es damit gelungen zu zeigen, dass aus den nebligen Überresten der Vela-Supernova starke Röntgenstrahlung kommt. Sehr stark; mehr als man fast überall sonst am Himmel messen konnte. Das hat aber genau zu dem gepasst, was drei andere Astronomen schon 1968 entdeckt haben. Mit dem Radioteleskop der Universität Sydney konnte man in der Gegend der Vela-Supernova einen Pulsar finden. Davon habe ich ja in Folge 142 schon sehr ausführlich erzählt. Diese Himmelskörper waren damals noch sehr neu, zumindest für uns. Erst ein Jahr vor der Beobachtung in Australien hat die britische Astronomin Jocelyn Bell überhaupt erst entdeckt, das es sowas wie Pulsare überhaupt gibt. Sie konnte extrem starke und vor allem extrem periodische Radiosignale vom Himmel empfangen, so regelmäßig, dass man kurzfristig sogar dachte, es könnten Botschaften von Aliens sein.

Waren sie aber nicht; was die Pulsare aber tatsächlich waren, war zu der Zeit noch ein wenig unklar. Es gab die Vermutung, es könnte sich um sehr schnell rotierende Neutronensterne handeln. In den äußeren Bereichen dieser Objekte wird jede Menge Radio- und Röntgenstrahlung erzeugt und Neutronensterne haben auch ein starkes Magnetfeld, dass diese Strahlung quasi fokusiert. Wenn der Neutronenstern jetzt gerade so rotiert, dass die magnetischen Pole in Richtung Erde zeigen, kriegen wir dort periodische Signale zu sehen. Wie der Lichtkegel eines Leuchturms streicht der Strahlungskegel des Neutronensterns dann bei jeder Rotation einmal über die Erde.

Klingt alles sehr plausibel. Aber damals wusste man nicht, ob das auch wirklich so ist. Geändert hat das erst die Erforschung der Vela-Supernova. Der Fachartikel, den die australischen Forscher geschrieben haben, trägt den Titel "Ein Pulsar-Supernova-Zusammenhang?" und stellte fest, dass der neu entdeckte Pulsar genau da sitzt, wo man schon vorher die nebligen Reste der Supernova gefunden hat. Wo also vermutlich ein Neutronenstern sein muss. Und dass das jetzt doch ein wirklich guter Beleg dafür sein könnte, dass Pulsare tatsächlich schnell rotierende Neutronensterne sind. Und so war es dann auch. Der Vela-Pulsar - wie er heute genannt wird - ist das, was vom kollabierenden Stern übrig geblieben ist und der Bleistiftnebel und die anderen Wolken dort sind das, was dieser Stern bei seiner Explosion hinaus ins All geschleudert hat.

Aus der Geschwindigkeit, mit der sich diese Reste bewegen und aus dem Raum, den sie derzeit einnehmen kann man auch - zumindest grob - zurückrechnen, wann sie sich auf den Weg gemacht haben, also wann die Supernova stattgefunden hat. Nämlich vor ungefähr 19.000 Jahren, es kann aber auch ein paar 1000 Jahre früher oder später gewesen sein; so genau sind die Daten leider doch nicht. Aber auf jeden Fall war das zu lange her, als das wir davon irgendwo alte Aufzeichnungen finden könnten. Und auch sonst nichts: Der Vela-Pulsar ist mit einer Entfernung von gut 1000 Lichtjahren zwar vergleichsweise nahe, zumindest wenn es um große Supernova-Explosionen geht. Aber es besteht keine Chance, dass irgendwas von dem Material das die Explosion ins All geschleudert hat, auf die Erde gelangt ist. Es bewegt sich zwar schnell, aber natürlich nicht mit Lichtgeschwindigkeit und 1000 Lichtjahren sind, was das angeht, eine sehr große Distanz. Es kann sein, dass wir in der Vergangenheit ein bisschen mehr Gammastrahlung abbekommen haben, die von der Vela-Supernova stammt - aber auch das hat vermutlich keine großen Auswirkungen gehabt.

Die Auswirkungen der Supernova auf die Wissenschaft waren dagegen sehr viel größer. Nicht nur, dass wir dadurch verstanden haben, wie Pulsare und Neutronensterne zusammenhängen. Auch in Zukunft werden wir noch viel vom Vela-Pulsar lernen können. Wir beobachten dort nämlich immer wieder sogenannte "Glitches". So nennt man ein Phänomen, bei dem sich die Rotationsgeschwindigkeit eines Pulsars kurzfristig erhöht und dann wieder langsamer wird. Eigentlich rotiert so ein Pulsar ja extrem regelmäßig. Extrem schnell - ein paar hundert bis tausend Umdrehungen pro Sekunde oder noch mehr sind völlig normal - aber eben auch sehr regelmäßig. Über lange Zeiträume hinweg verliert der Pulsar Schwung und wird langsamer, aber bei einem Glitch passiert etwas anderes. Die Rotationsgeschwindigkeit wird um circa ein Millionstel schneller, bleibt ein paar Dutzend Sekunden lang auf diesem erhöhten Wert, bevor sich die Geschwindigkeit dann in den nächsten paar Monaten wieder dem normalen Wert annähert. Wir vermuten, dass das irgendwas mit den Vorgängen im Inneren des Neutronensterns zu haben muss und mit den extremen Zuständen, die die Materie dort haben muss. Aber wirklich erklären können wir das noch nicht; dazu verstehen wir diese extremen Zustände zu wenig und wissen auch noch zu wenig über die Natur der Neutronensterne. Aber der Vela-Pulsar ist - neben einem anderen, dem Pulsar im Krebsnebel - der einzige, bei dem wir schon mehrere dieser Glitches beobachten konnten. Der Vela-Pulsar schickt auch immer wieder Mal Gammastrahlung mit überraschend hoher Energie ins All, mehr als man von einem Objekt dieser Art erwarten würde. Das hat vermutlich mit spontanen Änderungen seines Magnetfeldes zu tun, aber auch hier wissen wir noch nicht Bescheid. Aber wenn wir irgendwann Bescheid wissen, was im Inneren eines Neutronensterns passiert, dann werden wir das mit Sicherheit den Beobachtungen des Vela-Pulsars zu verdanken haben. Nicht schlecht für etwas, das mit

Sternengeschichten Folge 613: Das abenteuerliche Leben der Quallen-Galaxien

Wer schon einmal eine Qualle gesehen hat, die nicht tot und matschig irgendwo am Strand liegt, sondern durchs Meer eher schwebt anstatt zu schwimmen wird zustimmen: Diese Lebewesen sehen nicht so aus, als würden sie auf die Erde gehören. Mit ihren bunten Farben, transparenten Körpern, Tentakeln und wallend-schwebenden Bewegungen wirken sie definitiv außerirdisch und nicht von dieser Welt. Nun gibt es natürlich absolut keine Hinweise, dass es sich bei Quallen tatsächlich um Aliens handelt. Diese Tiere sind Teil des Lebens auf der Erde und so wie alles andere durch die Evolution entstanden. Und damit lassen wir die Biologie jetzt beiseite. Die ist zwar durchaus spannend - aber ich will etwas über Astronomie erzählen. Und so spektakulär es auch wäre, wenn ich jetzt von außerirdischen Quallen in den Ozeanen fremder Planeten berichten könnte: Darum geht es leider nicht. Es geht stattdessen um Galaxien und zwar eine ganz besondere Art von Galaxien, die man "Jellyfish galaxies" oder auf deutsch "Quallengalaxien" nennt.

Wenn man sich ein Bild von so einer Galaxie ansieht, dann sieht man schnell, warum sie so bezeichnet werden. Ich empfehle, im Internet nach einem Bild der Galaxie mit der Bezeichung IC 5337 beziehungsweise JW100 zu suchen. Oder die Galaxie ESO 137-001. In beiden Fällen sieht man eine Galaxie, die auf den ersten Blick in etwa so aussieht, wie man sich das vorstellt: Eine große Scheibe aus Sternen. Auf den zweiten Blick erkennt man aber tentakelartige Auswüchse die blau und rosa-rötlich leuchten und sich von der Scheibe weit hinaus ins All erstrecken. Insgesamt schauen die Galaxien tatsächlich so aus wie gigantische Quallen, die durch die Weiten des Weltraums treiben.

Abgesehen vom äußerst ansprechenden ästhetischen Eindruck dieser Galaxien erzählen uns diese kosmischen Quallen aber auch einiges darüber, was einer Galaxie im All so passieren kann. Die Jellyfish-Galaxien sind ein sehr beeindruckender Beleg dafür, dass selbst so etwas gewaltiges wie eine Galaxie aus hunderten Milliarden von Sternen nicht isoliert von ihrer Umgebung existieren. Davon kann man durchaus überrascht sein, denn immerhin sind Galaxien ja nicht nur enorm groß; zwischen ihnen ist auch enorm viel Platz. Unsere Milchstraße hat zum Beispiel eine Ausdehnung von circa 100.000 Lichtjahren. Bis zur nächsten Nachbargalaxie, der Andromeda, sind es aber immer noch gut 2,5 Millionen Lichtjahre. Da kann man schon auf die Idee kommen, dass da keinerlei Einflussmöglichkeit zwischen den Galaxien besteht.

Die Realität sieht aber anders aus. Ich habe in diversen Folgen ja schon davon erzählt, dass Galaxien eben gerade keine isolierten Objekte sind. Sie bilden Haufen und Gruppen, die durch die Gravitationskraft zusammengehalten werden, die die Galaxien aufeinander ausüben. Die Milchstraße und die Andromeda sind zum Beispiel mit jeder Menge anderer Galaxien Teil der "Lokalen Gruppe", von der ich in Folge 371 ausführlich erzählt habe. Und diese Galaxienhaufen finden sich zu noch größeren Ansammlungen zusammen, den Superhaufen. Und ich habe auch schon oft erzählt, dass das leere All nicht wirklich komplett leer ist. Zwischen den Sternen, zwischen den Galaxien und zwischen den Galaxienhaufen ist zwar nicht viel, aber eben nicht Nichts. Dort finden wir die interstellare Materie oder, im Falle der Galaxienhaufen, das sogenannte Intracluster-Medium, von dem ich in Folge 579 mehr erzählt habe. Das sind zwar, vereinfacht gesagt, nur ein paar Atome hier und da, aber auch das kann Auswirkungen haben, wie wir noch sehen werden.

Also: Die Galaxien beeinflussen sich erstens gegenseitig durch ihre Gravitationskraft und bilden Gruppen. Und zweitens ist der Raum zwischen ihnen nicht leer. Schauen wir also mal so eine Galaxie an, die sich in einem Galaxienhaufen befindet. Sie bewegt sich, angetrieben durch die Gravitationskraft der anderen Galaxien und sie bewegt sich durch das Intracluster-Medium, also das extrem dünne Gas, das sich zwischen den Galaxien befindet. Was jetzt passiert, kennen wir aus dem Alltag. Dazu kann man sich zum Beispiel auf ein Fahrrad setzen und - gerne etwas schneller - losradeln. Dann wird man den Fahrtwind spüren und der wird einem die Haare nach hinten wehen lassen (sofern man Haare in ausreichender Länge hat natürlich). Galaxien haben keine Haare, aber die Sache mit dem Fahrtwind ist eine gute Analogie. Die Teilchen aus dem Intracluster-Medium treffen auf die interstellare Materie. Also all das Zeug, dass sich IN den Galaxien, zwischen den Sternen befindet. Das wird quasi gebremst und bleibt zurück, während die Galaxie sich weiter durch das Intracluster-Medium bewegt. So entstehen lange Ströme aus Gas und es ist Gas, dass durch diesen Vorgang ordentlich durchgewirbelt worden ist. Das kann dazu führen, dass sich das Gas zusammenballt zu Gaswolken, die dann kollabieren und so dicht werden, dass Kernfusion einsetzt. Oder anders gesagt: In den Gasströmen, die die Galaxie aufgrund des "Fahrtwindes" hinter sich her zieht, leuchten junge Sterne auf. So entstehen die bunten Tentakel der Jellyfish-Galaxien.

Etwas weniger poetisch wird dieser Prozess in der Astronomie als "Ram Pressure Stripping" bezeichnet, was auf deutsch so viel wie "Staudruck-Abtragung" bedeutet, aber eigentlich nie auf deutsch verwendet wird. Die ersten, die diesen Vorgang wissenschaftlich beschrieben haben, waren die amerikanischen Astronomen James Gunn und Richard Gott in einer Arbeit aus dem Jahr 1972. Eine detaillierte Untersuchung der Galaxien in weit entfernten Galaxienhaufen war aber erst später mit besseren Teleskopen möglich. Im Jahr 2014 haben Harald Ebeling, Lauren Stephenson und Alastair Edge Bilder ausgewertet, die das Hubble-Weltraumteleskop von Galaxienhaufen gemacht hat. Dabei fanden sie jede Menge sehr gute Bilder von Galaxien, die deutliche Anzeichen von sehr starken Ram Pressure Stripping zeigen. In ihrer Arbeit schreiben sie dazu "Aus offensichtlichen Gründen werden wir sie im folgenden als "Jellyfish-Galaxien" bezeichnen".

Die Bilder der Galaxien sind zwar im Vergleich mit den Aufnahmen aus späteren Jahren eher unscheinbar, aber man kann auch da die Ähnlichkeit mit Quallen erkennen. Seitdem sind Galaxien dieser Art auch in der Wissenschaft als "Jellyfish-Galaxien" bekannt und sie sind nicht nur schön, sondern auch wichtig, wenn wir verstehen wollen, wie so eine Galaxie funktioniert. Wenn wir in einem Haufen zum Beispiel sehr viele dieser Quallengalaxien beobachten, dann können wir davon ausgehen, dass auch das Intracluster-Medium entsprechend dicht ist. Je mehr Gas durch das Ram Pressure Stripping aus den Galaxien entfernt ist, desto weniger neue Sterne können dort entstehen. Andererseits kann der "Fahrtwind" auch Gas in den Galaxien komprimieren und so die Sternentstehung anregen. Auf jeden Fall ist aber klar: Jellyfish-Galaxien machen eine Entwicklung durch, die andere Galaxien nicht durchlaufen. Ihr Leben wird, etwas vereinfacht gesagt, quasi abgekürzt, die Sternentstehung läuft schneller als üblich und sie verlieren viel von dem Material, das für die Entstehung neuer Sterne nötig ist. Jellyfish-Galaxien zeigen uns, dass es auch für Galaxien unfreundliche Gegenden im Universum gibt. Aber immerhin sorgt der wilde Ritt durch die Galaxienhaufen dafür, dass wir ein paar extrem schöne Bilder machen können.

Sternengeschichten Folge 612: Kommunikation mit Marsbewohnern im 20. Jahrhundert

"Drei Männer verbrachten die letzte Nacht wartend, neben einem Radioempfänger, in dem Versuch eine Nachricht vom Mars zu erhalten." So beginnt ein Artikel, der am 24. Oktober 1928 in der britischen Zeitung "Daily Mirror" erschienen ist. Wir werden später noch erfahren, wer diese drei Männer waren und warum sie gehofft haben, dass sich Marsmenschen per Radiobotschaft bei ihnen melden. Ich beginne diese Geschichte aber mit der Zeit, in der sie spielt. Heute haben wir zwar jede Menge Grund, mit dem Mars per Funk Kontakt aufzunehmen. Aber wir tun das, weil wir im Laufe der Zeit jede Menge Raumsonden und Rover dorthin geschickt haben. Und die wollen wir von der Erde aus steuern; wir wollen ihre Daten empfangen, und so weiter. Wir wissen, dass definitiv nicht damit zu rechnen ist, dass sich irgendwelche Marsmenschen mit Botschaften bei uns melden und dass es auch nichts bringt, ihnen Nachrichten zu schicken. Es gibt keine Marsbewohner.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hat die Sache aber noch ein wenig anders ausgesehen. Damals war es auch aus wissenschaftlicher Sicht nicht unplausibel, sich einen Mars vorzustellen, der von intelligenten Wesen bewohnt wird. Das lag einerseits daran, was wir damals über unseren Nachbarplaneten gewusst haben. Und andererseits vor allem daran, was wir nicht gewusst haben.

Der Mars war für uns lange Zeit nur ein rötlicher Punkt am Himmel. Zuerst war das ein Symbol der Götter, die sich da irgendwo im Himmel rumtreiben. Dann haben wir zwar rausgefunden, dass es sich um einen Planeten handelt muss, ein Himmelskörper, der so wie die Erde um die Sonne kreist. Aber sehr viel mehr gewusst haben wir nicht. In den ersten Teleskopen des 17. und auch in den besseren Modellen des 18. Jahrhunderts hat man nicht viel vom Mars erkennen können. Im 19. Jahrhundert sah die Lage schon ein bisschen besser aus, aber so wirklich viel war auch da nicht zu sehen. Ich habe in Folge 404 der Sternengeschichten von Giovanni Schiaparelli, Percivall Lowell und der Entdeckung der Marskanäle erzählt. Damals, gegen Ende des 19. Jahrhunderts dachte man, man hätte durchs Teleskop Kanäle am Mars gefunden. Künstliche Bauwerke, die Marsbewohner angelegt haben, um Wasser von den Polkappen (deren Existenz man ebenfalls im Teleskop sehen konnte) in die Wüsten des Äquators zu transportieren. Auch das klingt aus unserer heutigen Sicht absurd - und wir wissen ja auch, dass da keine Kanäle sind, sondern dass das optische Effekte und Fehler in den Teleskopen waren, die falsch interpretiert wurden. Aber damals hatte man eben so gut wie kein Wissen über den Mars oder die anderen Planeten. Man wusste, dass es sich beim Mars - und auch beim anderen Nachbarplaneten, der Venus - um Objekte handelt, die prinzipiell so wie die Erde waren. Also Himmelskörper mit einer festen Oberfläche und einer Atmosphäre. Man wusste außerdem, dass sowohl Mars als auch Venus prinzipiell genug Wärme von der Sonne abkriegen, um dort halbwegs lebensfreundliche Bedingungen zu ermöglichen. Und wenn unsere Nachbarplaneten bewohnbar sein können, nun ja - dann sind sie vermutlich auch bewohnt! Auch das war lange Zeit eine anerkannte Meinung in der Wissenschaft. Ein wenig beeinflusst auch durch die Religion hat man es quasi als Platzverschwendung angesehen, dass da Himmelskörper existieren, ohne das sie einen Sinn erfüllen. Und wenn offensichtlich der Zweck der Erde ist, die Heimat für uns Menschen zu sein, dann müssen die anderen Planeten das Zuhause anderer Wesen sein.

Gut, wir wissen heute, dass das Quatsch ist. Die Planeten sind nicht von irgendeinem Schöpferwesen nach Plan konstruiert worden; schon gar nicht für uns Menschen, die wir auch nicht die "Krone der Schöpfung" sind. Aber aus damaliger Sicht konnte man so eine Ansicht durchaus vertreten. Zur Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert kam dann noch ein weiterer Faktor dazu: In der Physik hat man gelernt, den Elektromagnetismus zu verstehen. Man war in der Lage, per Radiowellen Botschaften einfach so durch die Luft zu schicken. Was also lag näher, als zu versuchen, auf diesem Weg auch den Mars zu kontaktieren? Vor allem da der Mars gerade so schon nah war. Unser Nachbarplanet ist ja ein bisschen weiter weg von der Sonne als die Erde und braucht ein wenig länger für eine Runde um die Sonne. Der Abstand zwischen den beiden Planeten ändert sich logischerweise dauernd. Es kann sein, dass die Erde gerade auf der einen Seite der Sonne steht und der Mars weit, weit auf der anderen Seite.

Im August 1924, als gerade wieder so eine Opposition stattfand, forderte zum Beispiel Curtis Wilbur, Sekretär der US Navy ein Telegram an alle Radiostationen der amerikanischen Küste. Man wollte die Astronomie unterstützen und daher sollen alle zwischen 21. und 24. August nach Radiobotschaften aus dem All horchen. Das war bei weitem nicht der erste Versuch dieser Art. Schon in den Jahren davor hatte zum Beispiel Guglielmo Marconi ähnliches probiert. Marconi hatte immerhin 1909 den Physiknobelpreis für seine Arbeit an der drahtlosen Telegrafie erhalten. Er hat immer wieder davon berichtet, seltsame Signale aufgefangen zu haben, die aus dem Weltall stammen würden, vermutlich vom Mars. Und warum nicht antworten, wenn die Leute dort uns offensichtlich kontaktieren wollen?

Womit wir jetzt wieder bei den drei Männern vom Beginn der Geschichte sind. Die Hauptperson ist Hugh Mansfield Robinson. Eigentlich war er Beamter in der Steuerbehörde des Londoner Stadteils Shoreditch, in der Öffentlichkeit bekannt geworden ist er aber durch seine Kommunikation mit den Marsbewohnern. Die lief nämlich schon, als der Kommunikationsversuch im Jahr 1928, von dem die Zeitung berichtet, gestartet wurde. Schon zwei Jahre zuvor, während der Mars-Opposition 1926 hatte Robinson die ersten Botschaften mit dem Mars ausgetauscht. Für diesen Zweck hatte er extra ein Instrument erfunden, ein Psychomotormeter. Das klingt zwar beeindruckend, läuft aber darauf hinaus, dass Mansfield Robinson behauptet hat, mit dem Mars einen telepatischen Kontakt hergestellt zu haben. Und zwar mit einer Marsfrau namens Oomaruru, über zwei Meter groß, so wie es auf dem Mars üblich ist, mit langen Haaren und sehr großen Ohren. Abgesehen vom unüblichen Aussehen läuft es auf dem Mars aber so wie auf der Erde, man fährt mit Autos, trinkt Tee und raucht Pfeife. In der damaligen Zeit waren Telepathie und Spiritualismus zwar enorm angesagt - aber man kann sich denken, dass so ein telepatischer Kontakt mit Marswesen von einigen trotzdem für Quatsch gehalten wurde.

Vielleicht hat Mansfield Robinson deswegen auch die britische Post bemüht. Im Oktober 1926 fragte er an der Sendestation in Rugby, damals eine der stärksten der Welt, wie viel es den kosten würde, ein Telegram über eine Entfernung von circa 56 Millionen Kilometer zu senden. Zu seinem Glück verrechnete die Post dafür nur den üblichen Tarif für eine Auslandsnachricht. Also schickte Robinson seine Botschaft ab, die aus den Worten "Opesti, Nipitia, Secomba" bestand. Was das bedeuten soll, wissen wahrscheinlich nur Robinson und die Marsbewohner, an die sie gerichtet haben; erklärt hat er die Botschaft nie. Die Postbeamten wurden angewiesen, auf eine Antwort zu warten, die aber leider nie angekommen ist. Zum Glück konnte Robinson aber ja telepatisch bei Oomaruru nachfragen und wurde von ihr informiert, dass das Telegram wohl nicht durchgekommen ist. Zwei Jahre später startete Robinson einen neuen Versuch. Die Post war mittlerweile ein wenig skeptisch was die Angelegenheit anging. Aber sie machte trotzdem mit, nicht, weil sie das als ernsthaften wissenschaftlichen Versuch betrachtet hat, wie aus einer internen Nachricht über das Ereignis hervor geht, sondern weil das gute Werbung für das Telegraphenamt war. Die Nachricht, die am 24. Oktober 1928 geschickt wurde, bestand aus den Worten "Mar la oi de earth" was laut Robinson "Liebe an den Mars von der Erde" bedeuten soll. Und dann wartete Robinson auf eine Antwort. Mit ihm dabei waren ein Journalist des Daily Mirror, von dem auch der zu Beginn erwähnte Artikel stammt. Und Professor Archibald Low, der von der Zeitung als "der berühmte Wissenschaftler" bezeichnet wird. Und der zwar tatsächlich ein interessante Erfindungen gemacht hat, aber keinen Job an einer Uni und schon gar keine Professur hatte. Sich aber dennoch gerne als Professor bezeichnet und in der Öffentlichkeit präsentiert hat. Er mochte die öffentliche Aufmerksamkeit, und, als Autor von Science Fiction Büchern, fand er Marsbewohner sicher auch sehr spannend.

Der Rest der wissenschaftlichen Welt war zwar weniger von Low begeistert, aber egal. Einen Radioempfänger bereitstellen konnte er auf jeden Fall - aber trotzdem die drei Männer die ganze Nacht auf eine Antwort vom Mars warteten, kam sie nie. Die Post hatte die falsche Frequenz verwendet - das war zumindest die Erklärung von Robinson. Aber auch als er später eine andere Nachricht mit angeblich passender Frequenz von einer Station in Brasilien verschicken ließ, kam keine Antwort.

Danach gab Robinson den Versuch auf, Telegramme zum Mars zu schicken und gründete stattdessen eine Schule, um den Menschen Telepathie beizubringen, um so den Weltfrieden zu erreichen. Die Idee stammte natürlich von Oomaruru, die sehr besorgt angesichts des Mangels an Frieden auf der Erde war. Eine begründete Sorge in den späten 1920er Jahren, aber eine von Marsmenschen inspirierte Telepathieschule ist vermutlich nicht der beste Weg, um mehr Frieden auf der Welt zu erreichen.

Robinson starb 1940 - und bis heute haben wir kein Telegramm vom Mars erhalten. Man sollte sich aber dennoch nicht zu lustig über Menschen wie den telepathischen Steuerbeamten machen. Ok, Robinson ist schon ein ziemlich heftiger Fall und wäre heute wahrscheinlich ein waschechter Esoteriker und Pseudowissenschaftler. Aber dass man damals versucht hat, mit Bewohnern des Mars zu kommunizieren, ist zumindest aus der Sicht des frühen 20. Jahrhunderts nicht völlig absurd. Es gab durchaus eine wissenschaftliche Basis für dieses Vorhaben. Wir tun das ja heute immer noch. Nicht mit dem Mars. Aber wir probieren herauszufinden, ob es Leben auf den Planeten anderer Sterne gibt; wir suchen sogar - mit höchst wissenschaftlichen Methoden - nach Botschaften intelligenter Außerirdischer und überlegen uns, wie wir mit etwaigen Aliens sinnvoll kommunizieren können. Ob das die Menschen der Zukunft genauso für Quatsch halten wie wir heute die Arbeit von Mansfield Robinson und Co wird sich zeigen. Aber egal ob Vergangenheit, Gegenwart oder Zukunft: Den Wunsch, nicht allein in diesem großen Universum zu sein, können wir alle verstehen.

Sternengeschichten Folge 611: Die Schuhmann-Resonanz - Esoterik trifft Planetologie

„Sättigen Sie Ihre Zellen mit der heilenden Schumann Resonanz Frequenz" - dazu fordert uns die Werbung für ein Hörbuch auf, denn wenn wir das tun, dann sind "Körper, Geist und Seele im Gleichgewicht" und wir können unsere "Lebensenergie deutlich steigern, die physische Struktur des Körpers harmonisieren und verjüngen". Und das funktioniert deswegen, weil "die Synchronisierung mit der natürlichen Frequenz des Planeten (7,83 Hz) den Menschen Vorteile wie verbessertes Lernen/Gedächtnis, Zellerneuerung, energetisches Gleichgewicht, weniger Stress, Erdung und tiefe Entspannung bringen kann". Die Schumann-Resonanz ist, wie uns eine andere Seite informiert, der "Herzschlag der Erde", die "genau mit der Eigenfrequenz des menschlichen Gehirns übereinstimmt. Damit beeinflusst sie unser Leben und unser Bewusstsein. Diese Frequenz wird von der Zirbeldrüse empfangen, die alle unsere Körperabläufe steuert." Und wenn wir ein paar Geräte kaufen, die uns mit diesem Herzschlag synchronisieren, dann wird alles wieder gut!

Keine Sorge, trotz all dieser unwissenschaftlichen Esoterik - und es IST unwissenschaftliche Esoterik, dazu kommen wir später noch - wird es hier heute natürlich trotzdem um Wissenschaft gehen. Ich erzähle etwas über die Erde, ihre Atmosphäre und über Möglichkeiten, wie wir andere Himmelskörper besser verstehen können. Dazu muss ich aber auch von der "Schuhmann-Resonanz" erzählen und die taucht leider im Internet sehr viel öfter in einem unwissenschaftlichen Esoterik-Zusammenhang auf als in einem wissenschaftlichen.

Aber wir bleiben bei der Wissenschaft. Und es ist eigentlich nicht schwer zu verstehen, was die Schuhmann-Resonanz ist. Es geht um elektromagnetische Wellen. Die sind nicht mysteriös, die kennen wir aus dem Alltag. Das Licht, das wir mit unserem Augen wahrnehmen können ist eine elektromagnetische Welle. Die Radiosignale, die wir mit unseren Radiogeräten (sofern wir so etwas noch haben) empfangen, sind elektromagnetische Wellen. Das WLAN-Signal mit dem wir online gehen, ist eine elektromagnetische Welle. Genau so wie Röntgenstrahlen, Mikrowellen, und so weiter. Elektromagnetische Wellen sind periodische Veränderungen in einem elektromagnetischen Feld und wie wir sie wahrnehmen hängt von der Wellenlänge ab. Elektromagnetische Wellen können künstlich erzeugt werden, aber selbstverständlich auch natürlich auftreten. Das beste Beispiel ist unsere Sonne, die uns mit elektromagnetischen Wellen in Form von Licht und Infrarotstrahlung, also Wärme, versorgt.

So weit, so klar. Elektromagnetische Wellen können außerdem abgelenkt werden. Der Weg von Licht kann durch optische Linsen verändert werden, was man zum Bau von Brillen oder Teleskopen nutzt. Elektromagnetischen Wellen können aber auch an elektromagnetisch leitfähigen Oberflächen reflektiert werden. Das nutzt man zur Konstruktion diverser technischer Bauteile, wie etwa Hohlraumresonatoren, aber wir reden jetzt nicht über Elektrotechnik. Wir reden über das, was sich der deutsche Physiker Winfried Otto Schuhmann in den 1950er Jahren überlegt hat. 1952 veröffentlichte er einen Aufsatz mit dem Titel "Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist".

Das klingt ein wenig technisch, aber man muss nur kurz überlegen, was mit einer "leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist", gemeint ist. Unsere Erde ist, in erster Näherung, eine Kugel. Sie hat eine Luftschicht und sie hat eine Ionosphäre. So nennt man den äußeren Teil der Erdatmosphäre, der circa 100 Kilometer über dem Boden beginnt. Da ist nicht mehr viel Luft vorhanden aber immerhin noch ein paar Moleküle hier und dort und diese Moleküle werden durch die dort oben sehr starke und energiereiche Ultraviolettstrahlung der Sonne ionisiert. Das heißt, sie verlieren Elektronen aus den Hüllen ihrer Atome, wodurch sie nicht mehr elektrisch neutral, sondern geladen sind. Und die ganze Ionosphäre ist dadurch elektrisch leitfähig. Gleiches gilt für die Oberfläche der Erde, die ja weitestgehend von Salzwasser in den Ozeanen bedeckt ist. Aus dieser rein technischen Sicht ist die Erde also eine Kugel, die von zwei leitfähigen Schichten, dem Ozean und der Ionosphäre, eingehüllt wird und zwischen diesen beiden Schichten ist ein paar hundert Kilometer Platz.

Was auf der Erde auch noch passiert, sind Gewitter. Ich habe darüber ja schon in Folge 460 ausführlich gesprochen. Ständig kommt es in der Erdatmosphäre zu elektrischen Entladungen, es blitzt ein paar hundert Mal pro Sekunde. So ein Blitz ist jetzt aber auch nichts anderes als die Ursache für jede Menge elektromagnetische Wellen. Die können sich jetzt ausbreiten. Und sie tun das zwischen den beiden leitfähigen Schichten. Soweit ist das noch nichts besonderes. Winfried Schuhmann hat sich aber überlegt, dass es Wellen mit einer sehr großen Wellenlänge beziehungsweise einer sehr niedrigen Frequenz geben kann (das ist ja das gleiche). Wenn jetzt eine Welle entsteht deren Wellenlänge genau dem Erdumfang entspricht, dann geht die bei ihrem Auf- und Abschwingen exakt einmal um die Erde rum und trifft dann wieder auf sich selbst. So etwas nennt man eine "stehende Welle" und im Fall der Erde trifft das auf Wellen zu, die eine Frequenz von 7,83 Hertz haben. Das bedeutet: Die elektromagentische Welle schwingt 7,83 mal pro Sekunde. Zum Vergleich: Sichtbares Licht hat eine Frequenz von um die 500 Terahertz. Das sind 500 Billionen Schwingungen pro Sekunden!

Diese 7,83 Hertz sind die sogenannte Grundschwingung. Eine stehende Welle kriegt man aber auch anders. Die Welle kann ja zwischen Ionosphäre und Erdoberfläche reflektiert werden. Wenn sie jetzt, wieder vereinfacht gesagt, bei ihrer Runde um den Planeten genau auf die richtige Weise hin und her reflektiert wird, dann trifft sie am Ende wieder auf sich selbst. Wenn man das genau ausrechnet, sieht man, dass man auch bei Frequenzen von 14,3 Hertz, 20,8 Hertz, 27,3 Hertz und so weiter eine stehende Welle kriegt. Im Prinzip kann die Welle beliebig oft hin und her reflektiert werden und die Frequenz beliebig hoch werden. In der Praxis aber nicht, weil irgendwann verliert die Welle quasi an Schwung und verteilt sich irgendwo in der Atmosphäre. Unser Planet ist eben kein perfekter Wellenleiter, wie gut das funktioniert hängt vom Wetter ab, von der Jahreszeit, von der Temperatur, und so weiter.

Ok. Wir haben also einen Planeten mit einer Atmosphäre in der sich elektromagnetische Wellen ausbreiten können und wenn die eine passende Frequenz haben bzw. eine passende Wellenlänge, so dass der Umfang der Erde genau ein ganzzahliges Vielfaches dieser Wellenlänge ist, dann treffen diese Wellen bei ihre Ausbreitung nach einer Runde um den Planeten wieder auf sich selbst und erzeugen eine stehende Welle. Das interessant, aber was folgt jetzt daraus? Warum sollte uns das interessieren.

Es interessiert uns erst einmal deswegen, weil dieses Phänomen existiert! Die elektromagnetischen Wellen mit der Schuhmann-Frequenz sind zwar sehr schwach, aber wir sind durchaus in der Lage, sie zu messen. Und man kann aus diesen Messungen einiges lernen. Auslöser der Wellen sind ja Blitze. Und es gibt zwar immer irgendwo Blitze auf der Welt, aber Blitze entstehen nicht einfach so, sondern nur unter den passenden Bedingungen. Unter anderem muss die Temperatur passen, denn damit ein Gewitter entsteht, braucht es entsprechende Instabilitäten in der Atmosphäre, die durch warme und dadurch aufsteigende Luft ausgelöst werden. Oder anders gesagt: Die Zahl der Blitze hängt von der Temperatur ab und wenn ich die Schuhmann-Frequenzen überwache und messe kann ich daraus theoretisch auf die Anzahl der Blitze und damit auf die Temperatur schließen.

Noch interessanter wird es, wenn wir die Schuhmann-Frequenzen auf anderen Himmelskörpern erforschen. Ich habe in Folge 460 ja schon über die potenziellen Gewitter auf anderen Planeten gesprochen. Ein Himmelskörper den ich damals nicht erwähnt habe, ist der Titan. Der größte Mond des Saturn ist enorm interessant, wie ich in Folge 157 ausführlich erzählt habe. Er hat eine dichte Atmosphäre, er hat Flüsse und Seen aus flüssigem Methan und vielleicht einen Ozean aus flüssigem Wasser unter einer dicken Schicht aus Eis. Auch Titan hat, aus dem selben Grund wie die Erde, eine Ionosphäre aus geladenen Teilchen und wenn er auch einen salzigen, unterirdischen Ozean besitzt, dann könnte es auch dort Schuhmann Resonanzen geben. Blitze hat man bei Titan noch nicht nachgewiesen, aber der Mond befindet sich nahe am riesigen Saturn, der ein entsprechend starkes Magnetfeld hat und die Wechselwirkung mit diesem Magnetfeld wäre auch in der Lage, entsprechende Wellen anzuregen.

Im Jahr 2005 haben wir die Raumsonde Huygens auf dem Titan gelandet. Eines der Messinstrumente an Bord war in der Lage, entsprechende Messungen durchzuführen und HAT sogar eine elektromagnetische Welle mit einer passend niedrigen Frequenz nachgewiesen. Das bedeutet: Dort könnte tatsächlich ein unterirdischer Salzwasserozean sein. Und ich sage deswegen "könnte", weil leider nicht ganz klar ist, ob man wirklich eine elektromagnetische Welle gemessen hat, oder ob das Instrument vielleicht ein wenig fehlerhaft war. So oder so: Bei unserem nächsten Besuch auf dem Titan werden wir bessere Instrumente dabei haben um mithilfe der Schuhmann-Resonanzen herausfinden zu können, was sich tief unter der eisigen Oberfläche befindet.

Die Schuhmann-Resonanzen sind also erstens echte Wissenschaft und zweitens aus vielerlei Gründen interessant, nicht nur aus denen, die ich jetzt aufgezählt habe. Was sie aber drittens definitiv nicht tun, ist irgendeinen heilenden Einfluss auf unsere Zellen auszuüben oder sonst irgendwas von dem, was die diversen Esoterik-Firmen behaupten. Grundlage für diesen Unsinn ist ja die angebliche Übereinstimmung des "Herzschlags der Erde", also der Frequenz von 7,8 Hertz und den Frequenzen in unserem Gehirn. Ja, es stimmt: Misst man die elektrische Aktivität in unserem Gehirn, also die Arbeit unserer Nervenzellen, dann sieht man, dass dort diverse periodische Spannungsschwankungen auftreten. Es gibt Alphawellen, Deltawellen, und so weiter. Und es gibt sogar Wellen mit einer Frequenz von circa 7,8 Hertz. Aber: Das bedeutet überhaupt nichts. Die Frequenzen bei den Gehirnströmen reichen von 0,5 bis 70 Hertz, dass da auch was bei circa 8 Hertz dabei ist, ist nicht überraschend. Und überhaupt ist "Hertz" eine knifflige Einheit. "Hertz" bedeutet ja eigentlich nur "pro Sekunde". Eine Welle mit 8 Hertz schwingt acht mal pro Sekunde. Aber ich kann "Hertz" für alles verwenden, was irgendwie periodisch stattfindet. Wenn ich zum Beispiel 3 Mal in einer Minute aufs Klo gehen muss, dann sollte ich mich erstens vermutlich um medizinische Behandlung kümmern und kann zweitens feststellen, dass meine Frequenz beim Klogang 0,05 Hertz beträgt. Ich kann, wenn ich mich ein wenig anstrenge, durchaus 8 mal pro Sekunde mit der Hand hin und her winken. Aber nur weil diese 8 Winker pro Sekunde ebenso eine Frequenz von 8 Hertz haben wie die elektromagnetische Welle der Grundschwingung der Schuhmann-Resonanz, folgt daraus nicht, dass ich jetzt irgendwo besonders intensiv mit dem Planeten verbunden bin.

Man kann nur dann auf die Idee kommen, dass die Schuhmann-Resonanz irgendwas mit einer Heilwirkung zu tun hat, wenn man nicht verstanden hat, was die Schuhmann-Resonanz ist, wie sie verursacht wird und was das Konzept einer Frequenz bedeutet. Und damit beende ich jetzt diese Folge; die nächste erscheint, wie gewohnt in einer Woche und bis dahin ist genug Zeit um sich auszurechnen, welche Frequenz dieser Podcast bei einer Folge pro 7 Tage hat.

Sternengeschichten Folge 610: Die blaue Murmel

"Houston, magazine November November's on about 123 right now". Diesen Satz hat der amerikanische Astronaut Ron Evans am 7. Dezember 1972 um 11 Uhr 38 Minuten und 8 Sekunden mitteleuropäischer Zeit gesagt, 5 Stunden, 8 Minuten und 38 Sekunden nach dem Start der Saturn-V-Raketen mit der die Apollo 17 Mission das letzte Mal zum Mond aufgebrochen ist. Der Satz von Evans klingt nicht spektakulär. Er ist genau genommen auch nicht spektakulär. Mit "magazine November November" ist ein Filmmagazin der Hasselblad-Kamera gemeint, die die Astronauten mit an Bord hatten. Da es im Weltall nicht so einfach war, einen neuen Film in eine Kamera einzulegen, hatte man die Filmrollen schon in vorgefertigte Magazine geladen. Um den Film zu wechseln, musste man, vereinfacht gesagt, nur das alte Magazin aus- und ein neues Magazin in die Kamera einstecken. Die Kameras hatten außerdem Zähler, die die Anzahl der belichteten Bilder anzeigt. Wenn Evans also sagt, dass "magazine November November's on about 123 right now", dann meint er, dass der Zähler des Filmmagazins mit der Identifikationsbezeichnung "NN" gerade auf 123 gesprungen ist. Warum erzählt er das der Bodenstation in Houston? Das ist wichtig, damit die aufgenommenen Fotos später genau zugeordnet werden können. Heute ist das ja kein Problem; moderne Digitalkameras können die genau Uhrzeit, das Datum, sogar die geografische Position und jede Menge andere Metadaten mit den digitalen Bildern abspeichern. Aber bei den analogen Kameras ging das damals natürlich nicht. Aber durch diese Kommunikation wissen wir heute trotzdem ganz genau, wann die Bilder aufgenommen worden sind.

Aber warum erzähle ich das alles? Natürlich deswegen, weil die Bilder, die zu diesem Zeitpunkt gemacht worden sind, ganz besondere Bilder sind. Es handelt sich um eine Serie von vier Aufnahmen beziehungsweise ganz besonders um eines der vier mit der offiziellen Katalognummer AS17-148-22727. Es ist das Bild, das wir heute unter der Bezeichung "Blue Marble" kennen, die "Blaue Murmel". Es ist ein Bild der Erde, aufgenommen aus einer Entfernung von circa 29.000 Kilometer. Die offizielle Beschreibung der NASA zu diesem Bild lautet: "Ansicht der Erde, wie sie von der Mannschaft von Apollo 17 auf dem Weg zum Mond gesehen wurde. Dieses Bild vom translunaren Flug erstreckt sich vom Mittelmeer bis zur Eiskappe der Antarktis. Dies ist das erste Mal, dass die Apollo-Flugbahn es ermöglichte, die südliche Eiskappe des Pols zu fotografieren. Beachten Sie die dichte Wolkendecke auf der Südhalbkugel. Fast die gesamte Küstenlinie Afrikas ist deutlich sichtbar. Die Arabische Halbinsel ist am nordöstlichen Rand Afrikas zu sehen. Die große Insel vor der Ostküste Afrikas ist die Republik Madagaskar. Das asiatische Festland ist am Horizont nach Nordosten zu sehen."

Ok, ein Bild der Erde aus dem Weltall. Schön und gut, aber davon gibt es jede Menge. Warum also eine eigene Podcastfolge darüber? Nicht, weil es das erste Bild dieser Art ist. Es gab auch davor schon Aufnahmen Erde aus dem All. Aber ersten war dieses Bild die bisher schärfste und beste Farbaufnahme der gesamten Erdkugel und zweites hat dieses spezielles Bild hat auch einen ganz speziellen Nerv der Welt getroffen und ist deswegen bis heute berühmt. In den 1970er Jahren entwickelte sich in den USA und im Rest der Welt die Anfänge der modernen Umweltbewegung; man hat sich Gedanken über Umweltschutz gemacht, es war die Zeit des kalten Kriegs zwischen Amerika und der Sowjetunion und eine Zukunft, in der die Welt durch einen Atomkrieg verwüstet wird, war für viele Menschen eine erschreckend realistische Vorstellung. Die Geschichten, die die Apollo-Astronauten von ihren Flügen ins All erzählt haben, waren in gewisser Weise genau die gegenteilige Vision, und das, obwohl die Mondmissionen ja selbst Teil des kalten Kriegs waren. "Wir brachen auf, um den Mond zu erkunden – aber tatsächlich entdeckten wir die Erde.", hat Eugene Cernan, der Kommandant von Apollo 17 nach seiner Rückkehr gesagt. "Wir sahen die Erde wie das Zuhause der Kindheit, verändert durch den Lauf der Zeit, aber unverändert in den Gedanken.", hat Harrison Schmitt, der Pilot der Mondlandefähre später geschrieben. Das Bild der zerbrechlich wirkenden blauen Erde mit ihren weißen Wolkenwirbeln, mitten im dunklen All; das Bild der Erde, ohne Grenzen, ohne Nationalitäten; dieser Blick von außen auf das einzige Zuhause der Menschheit in einer ansonsten absolut lebensfeindlichen Welt hat viele Menschen inspiriert. Die Blue Marble ist zum Symbol von Umweltschutzgruppen und Friedensbewegungen geworden. Das Bild hat "ein Gefühl für die Kostbarkeit dieses wie lebendig erscheinenden Planeten geweckt", sagt der deutsche Philosoph Hans Blumenberg, der aber auch gleichzeitig darauf hingewiesen hat, dass die Aufnahme vielleicht auch zweideutig betrachtet werden kann. Denn vom All aus sieht die Blue Marble unversehrt aus; ein perfekter Planet und nichts deutet auf die vom Menschen ausgeübte Zerstörung hin.

Aber bleiben wir zuerst noch beim Bild selbst. Die Aufnahme, die wir heute kennen, ist natürlich bearbeitet. Sie ist nicht verfälscht, aber im Originalbild ist die Erde nicht im Zentrum der Aufnahme und der Südpol der Erdkugel ist oben zu sehen. Und es handelt sich, wie gesagt, um eine Serie aus vier Bildern, die alle mehr oder weniger gleich aussehen. Daraus hat man dieses eine ausgewählt, es beschnitten und so rotiert, dass die Erde für uns "normal" aussieht, mit dem Südpol unten. Obwohl diese Orientierung natürlich komplett beliebig ist… So oder so, in der heute berühmten Aufnahme ist die Erde so ausgerichtet, dass das Zentrum des Bildes genau zwischen der Ostafrikanischen Küste und der Südspitze von Madagaskar ist. Von Europa oder Nordamerika ist nichts zu sehen; das Bild wird von Afrika auf der linken und dem Ozean auf der rechten Seite dominiert; unten ist die Antarktis dafür gut erkennbar und dazwischen gewaltige Wolkenwirbel.

Offiziell gibt die NASA alle drei Astronauten der Apollo-17-Crew als Fotografen an, also Eugene Cernan, Ron Evans und Harrison Schmitt. Es ist aber mittlerweile einigermaßen klar, dass es wohl Harrison Schmitt war, der das Bild tatsächlich gemacht hat. Das ist am Ende aber auch egal - Hauptsache, das Bild wurde gemacht. Seit damals waren übrigens keine Menschen mehr so weit von der Erde entfernt. Cernan, Evans und Schmitt waren die letzten, die unseren Planeten mit eigenen Augen in seiner Gesamtheit sehen konnten. Die Astronautinnen und Astronauten die seitdem zur ISS und den anderen Raumstationen geflogen sind, konnten zwar auch aus dem All auf die Erde schauen. Aber sie sind viel zu nah dran, um die gesamte Erde sehen zu können. Zum Fotografieren braucht man aber nicht zwingend Menschen und deswegen sind seit 1972 eine Reihe weiterer "Blue Marble"-Bilder gemacht worden. 2001 und 2002 hat die NASA eine neue Version veröffentlicht, diesmal waren es zwei Bilder: Eines, das Nordamerika im Zentrum zeigt und zweites mit Asien im Mittelpunkt. Das waren aber keine echten Bilder. Beziehungsweise natürlich schon; es sind echte Aufnahmen der echten Erde aus dem echten Weltall. Aber es handelt sich um Mosaik, das aus verschiedenen Satellitenbildern zusammengesetzt ist. Das gilt auch für das Blue Marble Bild aus dem Jahr 2012 und für die Black Marble aus dem gleichen Jahr. Bei diesem letzten Bild hat man Daten von Infrarotsatelliten mit alten Aufnahmen kombiniert, um ein Bild der Erdkugel bei Nacht zu bekommen. Es gibt noch diverse andere "Blue Marble" Variationen die im Laufe der Zeit von den unterschiedlichsten Instrumenten gewonnen worden sind.

Aber keines davon hat bis jetzt die Erwartungen erfüllen können, die man in das ursprüngliche Bild aus dem Jahr 1972 gesetzt hat. Wir haben nicht damit aufgehört, Krieg zu führen. Wir haben nicht damit aufgehört, die Umwelt zu zerstören. Ganz im Gegenteil. Wir blicken weiterhin mit Satelliten vom Weltall auf die Erde, mittlerweile mit sehr viel genaueren Instrumenten und können damit ebenso genau messen, wie sehr sich das Klima verändert hat; wie sehr wir die Wälder zerstört und die Ozeane verschmutzt haben. Wir sehen wie die Korallenriffe sterben; wir sehen wie Seen austrocknen und sich Wüsten ausbreiten. Als Evans, Cernan und Schmitt ihr berühmtes Bild gemacht haben, waren sie weit genug von der Erde entfernt, um nur den Planeten selbst und seine Schönheit sehen zu können. Schön ist die Erde heute immer noch. Aber wir können auch nicht mehr ignorieren, dass wir uns in den letzten Jahrzehnten nicht gut um unser Zuhause im Weltall gekümmert haben. Vielleicht werden in Zukunft wieder Menschen so weit in den Weltraum fliegen, um den Planeten in seiner Gesamtheit wahrnehmen zu können. Retten können wir die Erde von dort aus aber nicht; das müssen wir hier unten erledigen.

Sternengeschichten Folge 609: Der Perseushaufen

Könnten wir mit unseren Augen Röntgenstrahlung sehen, dann würden wir eine Überraschung erleben, wenn wir in der Nacht zum Himmel schauen. Ok, wenn wir Röntgenaugen hätten, gäbe es vermutlich jede Menge Überraschungen, aber beim Blick zum Nachthimmel, dorthin wo sich das Sternbild Perseus befindet, würden wir auf einmal eine enorm große Lichtquelle sehen. Viele Male größer als der Vollmond würde dort ein Objekt hell leuchten, das wir ansonsten ohne Teleskop gar nicht sehen könnten. Diese helle Quelle an Röntgenlicht ist der Perseushaufen, 240 Millionen Lichtjahre weit weg und eines der spektakulärsten und spannendesten Objekte am Himmel.

Wir können aber ja leider keine Röntgenstrahlung sehen, also müssen wir uns der Sache erst einmal anders nähern. Das Sternbild Perseus können wir im Herbst und Winter gut bei uns in Mitteleuropa am Himmel sehen, zwischen Auriga, dem Fuhrmann und Andromeda. Es ist die Gegend am Himmel, aus der die Sternschnuppen der Perseiden zu kommen scheinen, aber das ist erstens eine andere Geschichte und zweitens sind die Perseiden nur im August zu sehen. Uns interessiert aber auch nicht das Sternbild, zumindest heute nicht. Wir schauen auf die Galaxien, die sich dort befinden. Ich habe ja schon oft erzählt, dass Galaxien wie unsere Milchstraße nicht einfach wahllos im Universum verteilt sind. Sie bilden Gruppen, in denen die Galaxien durch ihre wechselseitige Gravitationskraft zusammen gehalten werden. Es gibt jede Menge solcher Galaxienhaufen und der Perseushaufen ist ein wirkliches Prachtexemplar.

Er besteht aus ein paar tausend einzelnen Galaxien; vor allem alten elliptischen Galaxien; also Galaxien, die sich bilden, wenn zum Beispiel zwei Spiralgalaxien wie unsere Milchstraße miteinander verschmelzen. Die Gesamtmasse des Haufens liegt bei 650 Billionen Sonnenmassen. Das ist ungefähr 600 Mal so viel wie die Masse unserer Milchstraße. Es ist enorm viel und der Perseushaufen ist eines der massereichsten Objekte in unserer kosmischen Nachbarschaft.

Im Zentrum des Haufens finden wir die Galaxie mit der Bezeichnung NGC 1275. Die hat schon der britische Astronom Wilhelm Herschel entdeckt, im Jahr 1786 - aber damals war natürlich noch nicht klar, dass es sich um eine ferne Galaxie handelt oder obe irgendein anderes nebeliges Objekt ist, das uns viel näher ist. Damals wusste man noch nicht ob unsere eigene Galaxie alles ist, was im Universum existiert oder nur eine von vielen. Man konnte die Abstände zu den Objekten nicht messen und die Teleskope waren nicht gut genug, um zu zeigen, dass die Nebel tatsächlich aus Sternen bestehen. NGC 1275 ist auf jeden Fall eine Galaxie und keine kleine! Sie hat einen Durchmesser von 160.000 Lichtjahren, ist also ungefähr so groß wie die Milchstraße. Sonst gibt es aber nicht allzu viele Gemeinsamkeiten. Während die Milchstraße eine Spiralgalaxie ist, handelt es sich bei NGC 1275 um eine sogenannte "cD-Galaxie". Das hat nichts mit CDs zu tun, auf denen Musik gespeichert ist. Das "D" steht für "diffus" und das "c" ist ein Zusatz, der - aus historischen Gründen - bedeutet, dass es sich um eine sehr große Galaxie handelt. Eine große, diffuse Galaxie also; oder genauer gesagt: Eine sehr große elliptische Galaxie, ohne Strukturen wie Spiralarme oder etwas in der Art. Obwohl man bei NGC 1275 schon "etwas in der Art" findet, nämlich sehr starke Radiostrahlung. Die kommt vom supermassereichen schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie und so wie die Galaxie selbst ist auch das ein ordentlicher Brocken. Es hat zwei Milliarden mal so viel Masse wie die Sonne - zum Vergleich: Das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße hat "nur" 4 Millionen mal so viel Masse wie die Sonne. Und im Gegensatz zu unserem eigenen schwarzen Loch ist das bei NGC 1275 auch noch aktiv. Das heißt, dass dort jede Menge Masse in der Umgebung des Lochs existiert, die dort herumwirbelt und durch die starken Gravitationskräfte und Magnetfelder zum Teil auch in langen Bündeln und mit enormer Geschwindigkeit ins All hinaus geschleudert wird. Solche Jets kennen wir auch von anderen aktiven Galaxien, aber bei NGC 1275 konnten wir sogar zusehen, wie er entstanden ist.

Diese Jets sind auch ein Grund dafür, dass der Perseushaufen mit unseren Röntgenaugen so beeindruckend aussehen würde. Denn in so einem Galaxienhaufen sind ja nicht nur Galaxien. Zwischen den Galaxien eines Haufen ist nicht Nichts. Ok, es ist auch nicht viel dort, aber eben nicht nichts. Dort befindet sich das Intraclustermedium, von dem ich in Folge 579 schon ausführlich gesprochen habe. Also, vereinfacht gesagt, ein sehr dünnes Gas. Das ist Material, das von den Sternen der Galaxien und den Jets in der Umgebung der supermassereichen zentralen schwarzen Löcher hinaus geschleudert worden ist. Und die Strahlung der Jets ist es auch, die dieses Material enorm aufheizt; also wirklich enorm. Man schätzt, dass das Gas eine Temperatur von bis zu 100 Millionen Grad hat. Das ist so viel, dass es Röntgenstrahlung abgibt und auch wenn nur wenig Gas zwischen den Galaxien ist, ist es doch genug und vor allem genug Röntgenstrahlung, dass der ganze Perseushaufen enorm stark leuchtet.

In Wahrheit sind die Vorgänge dort noch viel komplizierter. Wenn man sich die Gegend im Zentrum des Perseushaufens genau anschaut und genau heißt in dem Fall: Wenn man ein Röntgenweltraumteleskop nimmt und 53 Stunden lang damit beobachtet, dann sieht man einen Haufen Ringe im Gas. Beziehungsweise man sieht, dass das Gas mal dichter und mal weniger dicht ist und die dichteren Regionen lauter unterschiedlich große Ringe um das Zentrum des Haufens bilden. Die Ringe sind jeweils circa 35.000 Lichtjahre voneinander entfernt; es sind also wirklich große Ringe. Was da passiert ist, kann man sich, vereinfacht gesagt, so vorstellen: Das schwarze Loch im Zentrum der Zentralgalaxie NGC 1275 erzeugt Jets und die heizen das Gas zwischen den Galaxien auf. Das heiße Gas bewegt sich jetzt schnell, und fällt nicht mehr in Richtung der Galaxie zurück, wie es das normalerweise im Laufe der Zeit tun würde. Dadurch hat das schwarze Loch aber auch weniger Material, dass es mit seinen Jets wieder nach außen schleudern kann. Die Jets kollabieren also, das Gas kühlt ab, fällt jetzt doch wieder nach innen in den Haufen und aufs zentrale schwarze Loch. Es entstehen neue Jets und das ganze geht von vorne los. Das wiederholt sich alle circa 10 Millionen Jahre und so entstehen die Dichteschwankungen im Intraclustermedium des Perseushaufens.

Die Galaxien des Haufens wechselwirken natürlich auch noch miteinander und auch dafür hat man Hinweise gefunden. Weitere Beobachtungen mit dem Röntgenweltraumteleskop Chandra haben eine Art von Welle aus heißem Gas zwischen den Galaxien entdeckt. Eine Welle allerdings, die doppelt so groß ist wie die Milchstraße. Man geht davon aus, dass die Ursache dafür eine kleinere Galaxie ist, die vor ein paar Milliarden Jahre zu dicht am Perseushaufen vorbei geflogen ist und dabei das ganze Gas ein wenig durcheinander gewirbelt hat.

Im Perseushaufen geht es also ordentlich ab und es ist schade, das wir nichts davon mit unseren Augen sehen können. Mit unseren nicht vorhandenen Röntgenaugen sowieso aber auch nicht mit den normalen. Selbst mit einem Fernglas wird es schwer, den Haufen oder auch nur die zentrale Galaxie NGC 1275 zu sehen. Man braucht schon ein kleines Teleskop dafür und selbst damit wird der Haufen eher unscheinbar aussehen. Aber zum Glück gibt es ja die geballte Macht der Wissenschaft, die uns das zeigen kann, was wir nicht sehen können.