Raumfahrtjahr 2019: Wie der Mond Albert Einstein half, zu Weltruhm zu gelangen

Das Raumfahrtjahr 2019 steht ganz im Licht des 50. Jahrestags der ersten bemannten Mondlandung. Doch ein zweites Ereignis, bei dem der Erdbegleiter ebenfalls eine bedeutsame Rolle am Firmament spielte, erregte ein weiteres halbes Jahrhundert zuvor weltweit vor allem in den Kreisen der Forschung enorme Aufmerksamkeit:

Am 29. Mai 2019 jährt sich zum 100. Mal ein Tag, der in die Geschichte der Wissenschaft wie kaum ein anderer eingegangen ist:

BILD: Albert Einstein mit Arthur Eddington und Kollegen

An jenem Donnerstag gelang es zwei englischen Forschergruppen unter Leitung der Astronomen Arthur Stanley Eddington (1882–1944) und Andrew Claude de la Cherois Crommelin (1865–1939), anhand einer totalen Sonnenfinsternis nachzuweisen, dass die Sonne mit ihrer Masse tatsächlich den umgebenden Raum und dadurch den Weg von Lichtstrahlen krümmt.

„Genau so, wie es vier Jahre zuvor Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie qualitativ und quantitativ vorhergesagt hatte“, erklärt der Astronom und Planetenforscher Dr. Manfred Gaida vom Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

„Dass die Masse der Sonne tatsächlich und nachweisbar den Raum verbiegt und ihre Anziehung keine Kraft, sondern eine Eigenschaft des Raumes selber ist, war eine völlig neue, befremdliche Vorstellung von unserer Welt, die jenseits jeglicher Alltagserfahrung lag“, so der DLR-Wissenschaftler weiter.

Dass Lichtstrahlen beziehungsweise Lichtteilchen in der Nähe von Massen abgelenkt werden, vermutete schon gut 200 Jahre zuvor der große Physiker Isaac Newton (1643–1727), als er im Jahre 1704 im dritten Band seines Werkes „Opticks“ dem Leser die fiktive Frage stellte, ob Körper nicht durch ihre Anziehungskraft auf Lichtteilchen wirken und sie demzufolge ablenken – und das umso stärker, je geringer der gegenseitige Abstand ist.

Nachweisen ließ sich allerdings diese kühne Vermutung Newtons nicht, und es dauerte weitere hundert Jahre, bis 1801 der Münchner Astronom Johann Georg von Soldner (1776–1833) erstmals einen Wert für diese Newtonsche Lichtablenkung am Sonnenrand publizierte: nur 0,84 Bogensekunden ‒ entsprechend einer Strecke von nur zwei Kilometern auf der Mondoberfläche aus Erddistanz – sollte sie betragen, ein Wert, der damals unterhalb der Nachweisgrenze lag.

BILD: Drei Möglichkeiten der Ablenkung von Lichtstrahlen durch große Massen

So brauchte es weitere rund 100 Jahre, bis Albert Einstein (1879–1955) darüber nachdachte, wie sich die geometrische Optik mit der Gravitationstheorie verknüpfen lässt. Im Juni 1911 schrieb er in den „Annalen der Physik“:

„Es wäre dringend zu wünschen, daß sich Astronomen der hier aufgerollten Frage annähmen, auch wenn die im vorigen gegebenen Überlegungen ungenügend fundiert oder gar abenteuerlich erscheinen sollten. Denn abgesehen von jeder Theorie muß man sich fragen, ob mit den heutigen Mitteln ein Einfluß der Gravitationsfelder auf die Ausbreitung des Lichtes sich konstatieren läßt.“

Und er selber berechnete auch den Wert für die Ablenkung quantitativ zu 0,83 Bogensekunden, der nahezu mit dem Wert Soldners übereinstimmte, dem jedoch anders als bei diesem das Relativitäts- und Äquivalenzprinzip zugrunde lag und nicht bloß die Anziehungskraft einer Masse.

Anfang des 20. Jahrhunderts war die astronomische Messtechnik immerhin soweit fortgeschritten, dass es realistisch schien, einen winzigen Ablenkungseffekt von knapp einer Bogensekunde auf Fotoplatten nachweisen zu können. Mit lichtstarken Teleskopen war man auch in der Lage, helle Sterne am Tageshimmel zu sehen, doch solche Beobachtungen wurden als Nachweismöglichkeit wegen der störenden Nebeneffekte bald verworfen.

Die Beobachtung von totalen Sonnenfinsternissen schien hier erfolgversprechender. Bei diesen Ereignissen dunkelt der Mond die Sonnenscheibe minutenlang völlig ab, und Fixsterne in unmittelbarer Nähe der vom Mond bedeckten Sonne leuchten auf.

Einstein drängte den mit ihm befreundeten Berliner Astronomen Erwin Finlay-Freundlich den späteren Initiator des Potsdamer Einsteinturms, eine solche Überprüfung durchzuführen. Doch Freundlichs Unternehmung in Russland kurz nach Beginn des Ersten Weltkriegs missglückte, ebenso wie eine Expedition des Amerikaners William Wallace Campbell (1862-1938). Der eine wurde auf der Krim als Feind inhaftiert, der andere hatte südlich von Kiew schlechtes Wetter.

Letztlich erwiesen sich die misslungenen Expeditionen auch für Einstein als vorteilhaft. Denn in seinen Überlegungen steckte noch ein Fehler, der zu einer nur halb so großen Ablenkung führte, als sie in Wirklichkeit war. Hätte man 1914 den wahren Naturwert gemessen, wäre Einstein selber verwundert gewesen und seine kühne Arbeit von seinen Kollegen möglicherweise als Irrtum eingeschätzt worden.

Erst im Zuge seiner Veröffentlichung der Allgemeinen Relativitätstheorie im Jahre 1915 quantifizierte er die Ablenkung exakt auf 1,75 Bogensekunden am Sonnenrand. Kurz nachdem Albert Einstein im November 1915 seine Allgemeine Relativitätstheorie dann in den Annalen der Physik in deutscher Sprache veröffentlicht hatte, widmete sich der niederländische Astronom Willem de Sitter (1872–1934) in einer dreiteiligen englischsprachigen Arbeit den astronomischen Konsequenzen der Einsteinschen Gravitationstheorie.

Diese Arbeit bestärkte die englischen Astronomen Arthur Eddington und Frank Dyson (1868–1939) in ihrem Interesse an Einsteins Theorie, die es anhand von experimentellen Messungen zu bestätigen oder zu verwerfen galt. Darunter auch die obskure Lichtablenkung, bei der die Sterne, bezogen auf die Position des Sonnenrandes, tangential um 1,75 Bogensekunden weiter entfernt erscheinen sollten im Vergleich zu ihrer nächtlichen Position in einem Himmelsfeld ohne Sonne.

Zwei britische Expeditionen machen sich auf den Weg Nachdem ein zweiter Versuch Campbells im Juni 1918 in den USA fehlgeschlagen war, kam die Stunde der englischen Astronomen. Frank Dyson war hierbei die treibende Kraft, Eddington als führenden Theoretiker für diese besondere Aufgabe vor den Kriegswirren abzuschirmen und zwei Expeditionen zu einer fast sieben Minuten dauernden totalen Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919 vorzubereiten. 

Quelle (Text/Fotos) und FORTSETZUNG der Meldung hier: https://www.dlr.de/dlr/presse/desktopdefault.aspx/tabid-10172/213_read-33808/year-all/#/gallery/34363


Vielseitiger Zwergplanet Ceres beschäftigt Astronomen auf EPSC-Konferenz in Nantes

Mysteriöse Krater-Strukturen und faszinierende Ansichten von Ceres, dem vielseitigen Zwergplaneten, beschäftigen diese Woche die Wissenschaftler auf der European Planetary Science Conference (EPSC) in Nantes, Frankreich.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist an der Mission Dawn der NASA beteiligt und unter anderem in Zusammenarbeit mit der Internationalen Astronomischen Union (IAU) für die Kartierung und Namensgebung der Regionen und markanter Oberflächenstrukturen verantwortlich. Dawn

Der Zwergplanet Ceres sorgt bei Forschern weiterhin für Faszination. Besonders die Oberfläche wirft immer wieder neue Fragen auf. „Wir arbeiten intensiv daran, zu verstehen, wie so ein kleiner Körper eine so spannende Topographie entwickeln konnte“, sagt Prof. Ralf Jaumann vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

Eine jetzt veröffentlichte Ceres-Karte hebt erstmals deutlich im globalen Kontext Unterschiede in der Komposition der Oberfläche in Falschfarbe hervor. Die Variationen sind bei Ceres allerdings subtiler als auf dem Protoplaneten Vesta, den die Dawn-Sonde zwischen 2011 und 2013 erkundet hatte.

Neu in die Karte aufgenommen, wurden farblich kodierte Bilder des spektakulären Occator-Kraters, mit seinen steilen Hängen und hellen Flecken, über deren Ursprung und Zusammensetzung das Dawn-Wissenschaftsteam seit Monaten rätselt. Auch ein mysteriöser, kegelförmiger, vier Kilometer hoher Berg ist erfasst worden, dessen ungewöhnlich steile, gleichmäßige Struktur den Wissenschaftlern Kopfzerbrechen bereitet. Insgesamt wurden 14 Krater neu erfasst und in die Karten eingearbeitet.

Eine überraschende Beobachtung kam von Dawns Gamma-Strahlen- und Neutronen-Spektrometer: Die Instrumente registrierten drei Ausbrüche von energiegeladenen Elektronen, die eventuell aus einer Wechselwirkung zwischen Ceres und der Strahlung der Sonne resultieren könnten. „Wir sind von Ceres total überrascht“, gesteht Prof. Jaumann. „Wir hätten nicht gedacht, dass möglicherweise heute noch aktive Prozesse auf der Oberfläche zu finden sind.“

Quelle und vollständiger Artikel mit Bildern hier: http://www.dlr.de/dlr/presse/desktopdefault.aspx/tabid-10172/213_read-15237/year-all/

Foto: NASA/JPL


Die vatikanische Sternwarte in Castel Gandolfo ist ein internationaler Anziehungspunkt für Astronomen

„Wissenschaft als Weg, Gott besser kennenzulernen“

Castel Gandolfo ist bekannt als Residenz des Papstes, in die er sich alljährlich im Sommer zurückzieht. Aber es ist nicht allein der Pontifex, den es immer wieder in die Albaner Berge zieht; zu dortigen Anlage gehört auch die Vatikanische Sternwarte, in der ein ausgewähltes Team von Astronomen das Universum erforscht. 1_0_695230

Zuletzt kamen rund 25 Wissenschaftler aus der ganzen Welt in die Sternwarte des Papstes, um sich eingehend mit dem Sternbild Cygnus zu befassen. Eine solche Herangehensweise war für die teilnehmende Astrophysikerin Nikola Schneider neu:

„Um Sternentstehung zu verstehen, ist es eine neue Art, dass man sich nur auf eine Region konzentriert und diese versucht, ganz zu verstehen  –  und dadurch dann extrapoliert auf die gesamte Milchstraße und auf die gesamte Art und Weise, wie Sterne entstehen. Wir wissen, dass sich Sterne aus Molekülwolken bilden, die überall am Himmel verteilt sind und sich dadurch Sterne formen. Aber man weiß nicht genau, wie das funktioniert.“

Zwecks weiterer Erkenntnisse in der Stern-Entstehung kam auch Hans Sennecker in die Vatikanische Sternwarte  –  und zwar aus Kalifornien, womit er unter den Teilnehmern wohl den längsten Anfahrtsweg hatte:

„Wir wissen erst seit vielleicht 50 Jahren, dass Sterne überhaupt entstehen. Das heißt also, wir leben in einer besonderen Zeit, weil wir lange keine Ahnung hatten, was da eigentlich abläuft. Aber jetzt, mit den modernen Beobachtungstechniken, können wir Dinge verstehen, an die wir nicht im Traum gedacht haben.“

„Viele Jesuitenpatres sind Wissenschaftler“

Die beiden Astronomen sind sich einig: Für sie ist es ein Glück, in einer Zeit forschen zu können, in der man technisch so vielseitige Möglichkeiten besitzt. Früher war der einzige Anhaltspunkt der Blick durch das Teleskop in den Himmel:

„Die Anfänge gehen natürlich auf die Optik zurück  –  der Bezug zur Vatikanischen Sternwarte: Die ersten Teleskope im 17. Jahrhundert, Galilei und so weiter. Inzwischen muss man aber das gesamte Wellenlängenspektrum studieren. Aber Astronomie wurde schon früher gemacht. Gerade hier im Vatikan.

Das wusste ich gar nicht, dass es so viele Teleskope gibt, dass so viele interessante Studien gemacht worden sind. Wir haben gestern Bücher gesehen aus dem 17. Jahrhundert, von Galileo, von Newton  –  das war für mich ein erhebender Moment. Und faszinierend war auch, dass ich Jesuitenpatres gesehen habe, die Wissenschaftler sind.“

„Große Freiheit der Forschung“

Bruder Guy Consolmagno ist einer der Jesuitenpatres, die vom Vatikan mit der Forschung in der Sternwarte betraut sind:

„Die Vatikanische Sternwarte geht auf die Kalenderreform von 1582 zurück. Sie ist eine der letzten traditionellen, nationalen Sternwarten, in der wir die Freiheit haben, Forschung zu betreiben, wo immer wir interessante Themen finden. Zum anderen arbeiten wir immer zusammen mit externen Forschern, als Teil der Wissenschaftsgemeinschaft  –  aber immer als Priester.“

Die jüngste Tagung anläßlich des Sternbildes Cygnus ist das beste Beispiel dafür, wie aufgeschlossen die Jesuiten an der Vatikanischen Sternwarte heute arbeiten:

„Optisch sieht man das Sternbild Schwan, im Sommer oder im Herbst wunderbar am Himmel zu sehen  –  wie ein Kreuz. Insofern ist das gar nicht so dumm, das hier im Vatikan zu machen.“

Dieser Gedanke kommt Hans Sennecker halb scherzhaft über die Lippen. Später greift er ihn aber noch einmal auf  –  in ernsthafter Weise und in Erinnerung an ein Bild, dem er in der Vatikanischen Sternwarte begegnet ist:

„Ich kenne viele tiefreligiöse Wissenschaftler“

„Ein Bild von Papst Benedikt, der einen Meteoriten in der Hand hält und sich anschaut. Er war ja sehr wissenschaftszugeneigt  –  und es gibt sicherlich keinen Widerspruch zwischen Wissenschaft und Glaube. Aber ich denke, das muss jeder für sich selber entscheiden. Ich kenne viele Wissenschaftler, die tiefreligiös sind.“

Auch Nikola Schneider kennt die Frage nach dem Verhältnis von Glaube und Naturwissenschaft:

„Das ist eine Frage, der ich sehr oft begegne. Da ich Wissenschaftlerin bin, versuche ich immer, Beweise zu finden, bevor ich etwas glaube. Jetzt habe ich aber im Gespräch mit vielen, vielen Leuten gemerkt, dass man das nicht so scharf trennen kann. Ich kann weder eine Existenz noch eine Nicht-Existenz Gottes beweisen.

Deshalb denke ich, man muss mehr kommunizieren, man muss mehr wissen: Von der rationalen Seite her mehr Wissen vermitteln  –  und ich kann von den Menschen lernen, die glauben  –  und versuchen, einfach nur was zu glauben und zu akzeptieren.“

Der Jesuitenpater Guy Consolmagno hat diese Frage für sich längst beantwortet. Heute weiß er:  „Gute Katholiken und Christen sollten keine Angst haben vor Wissenschaft, sondern sie lieben  –  als einen Weg, Gott besser kennenzulernen.“

Quelle (Text/Foto): Internetpräsenz von Radio Vatikan  –  Artikel siehe hier