Kapitel 1

Immer dem Licht nach: Die Kunst und Wissenschaft der Astronomie

Gehen Sie in einer klaren Nacht hinaus und blicken Sie zum Himmel. Falls Sie in einer Großstadt oder einem überfüllten Vorort leben, werden Sie Dutzende, ja vielleicht Hunderte von Sternen blinken sehen. Je nach Monatszeit entdecken Sie vielleicht auch den Vollmond und bis zu fünf der acht Planeten, die um die Sonne kreisen.

Und da – eine Sternschnuppe (ein »Meteor«) flitzt vorbei! Was Sie da sehen, ist im Grunde nur das Aufleuchten eines winzigen Körnchens Weltraumstaub, das in den oberen Atmosphärenschichten verglüht.

Danach sehen Sie ein weiteres Lichtobjekt, das langsam und stetig über den Himmel wandert. Ist es ein Weltraumsatellit, wie das Hubble-Raumteleskop oder die Internationale Raumstation? Oder nur ein Flugzeug, das weit oben fliegt? Falls Sie einen Feldstecher zur Hand haben, können Sie den Unterschied leicht feststellen. Die meisten Flieger haben Blinklichter, außerdem kann man oft ihre Umrisse erkennen.

Falls Sie auf dem Land leben – irgendwo an der Küste, weit entfernt von der nächsten Ortschaft, inmitten von Feldern oder in den Bergen, jenseits von in Flutlicht getauchten Skipisten –, können Sie sogar Tausende von Sternen sehen. Die Milchstraße erscheint als prächtiges, wie mit Perlen übersätes Band am Himmelszelt. Was Sie da sehen, ist das vereinigte Leuchten von Millionen lichtschwachen Sternen, die mit dem bloßen Auge nicht als Einzelobjekte erkannt werden können. An großen Beobachtungsstätten, wie etwa Cerro Tololo in den chilenischen Anden, sieht man sogar noch mehr Sterne. Sie hängen wie strahlende Laternen an einem pechschwarzen Himmel, und häufig funkeln sie nicht einmal wie in van Goghs Gemälde Sternennacht.

Wenn Sie zum Himmel blicken, betreiben Sie bereits Astronomie. Sie beobachten das Universum, das Sie umgibt, und versuchen, in dem, was Sie sehen, einen Sinn zu erkennen. Jahrtausendelang gründete alles, was Menschen über den Himmel wussten, nur auf Beobachtungen. Nahezu alles, womit die Astronomie sich beschäftigt,

• ist nur aus weiter Ferne zu sehen,
• wird nur sichtbar durch das Licht, das die Objekte des Raums zu uns senden, und
• bewegt sich unter dem Einfluss von Schwerkraft durch den Raum.

Über all jene Dinge (und noch mehr) versucht dieses Kapitel, Sie aufzuklären.

Astronomie: Die Wissenschaft der Beobachtungen

Astronomie ist das Studium des Himmels, die Wissenschaft der kosmischen Objekte und Himmelserscheinungen sowie die Erforschung der Natur des Universums, in dem wir leben. Professionelle Astronomen betreiben Astronomie, indem sie mithilfe von Teleskopen das sichtbare Licht von Sternen einfangen oder Radiowellen empfangen, die aus dem All kommen. Sie haben Teleskope hinterm Haus stehen, besitzen gewaltige Beobachtungsinstrumente und Satelliten, die um die Erde kreisen und verschiedene Formen des Lichts einfangen (wie etwa UV-Strahlung), das von der Atmosphäre daran gehindert wird, den Erdboden zu erreichen. Sie schicken Teleskope in Raketensonden zum Himmel, bestückt mit Instrumenten, die wissenschaftliche Beobachtungen in solchen Höhen erst ermöglichen, aber auch an Bord von unbemannten Ballons. Und sie schicken Instrumente in unser Sonnensystem, die Gesteins- und Erdproben aus den Tiefen des Alls mit an Bord nehmen.

Profiastronomen beschäftigen sich mit der Sonne und dem Sonnensystem, der Milchstraße und noch weiter entfernten Regionen des Universums. Sie verwenden dazu die größten Teleskope der Welt – etwa das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile oder das Hubble-Teleskop im Weltall – und arbeiten an Universitäten und anderen Forschungsinstituten.

Neben den etwa 20.000 Profiastronomen weltweit genießen auch mehrere Hunderttausend Amateurastronomen den Blick in den Himmel. Sie kennen die bekanntesten Konstellationen (von denen 88 offiziell benannt und katalogisiert sind) und benutzen sie als Wegweiser, wenn sie den Himmel mit bloßem Auge, einem Feldstecher oder einem Teleskop absuchen.

Nicht alle Sterngruppen, die Sie vielleicht kennen, gehören zu den 88 international bekannten Sternbildern (die Begriffe »Sternbild« und »Konstellation« meinen dasselbe). Eine Sterngruppe (auch Asterismus genannt) kann identisch sein mit einem bestimmten Sternbild, sie kann aber auch Sterne aus mehr als nur einer einzigen Konstellation enthalten. Von den Ecksternen des großen Vierecks im Pegasus zum Beispiel entstammen drei der Pegasus-Konstellation selbst, einer davon jedoch gehört zu Andromeda. Und sicher kennen Sie alle den Großen Wagen. Falls nicht, können Sie ihn sich in Abbildung 1.1 einmal genau ansehen.

Zahlreiche Amateure liefern sogar wertvolle wissenschaftliche Beiträge. Sie verfolgen die wechselnde Helligkeit der sogenannten veränderlichen Sterne; sie entdecken Asteroiden, Kometen und explodierende Sterne; sie reisen durch die ganze Welt, um die Schatten einzufangen, die Asteroiden werfen, wenn sie an hellen Sternen vorbeiziehen (und helfen somit den Profis beim Aufzeichnen der jeweiligen Form der Asteroiden). Sie nehmen sogar über den heimischen PC oder das Smartphone an professionellen Citizen-Science-Forschungsprojekten teil, wie ich sie in Kapitel 2 und an anderer Stelle in diesem Buch erläutere.

Im restlichen ersten Teil des Buchs versorge ich Sie mit Informationen, die Ihre Himmelsbeobachtungen zu einem lohnenden und amüsanten Unterfangen machen werden.

Was wir sehen können: Die Sprache des Lichts

Das Licht liefert uns Informationen über die Planeten, Monde und Kometen in unserem Sonnensystem, über die Sterne, Sternhaufen und Nebel in unserer Galaxie sowie über noch weiter entfernte Objekte.

In früherer Zeit machten die Menschen sich keine Gedanken über die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Sterne; sie übernahmen die alten Volkssagen und Mythen und gaben sie weiter: vom Großen Bären, vom Teufelsstern, vom Drachen, der die Sonne bei einer Finsternis verschlang, und so weiter. Diese Geschichten unterschieden sich von Kultur zu Kultur; die Sternmuster jedoch wurden von vielen Menschen entdeckt. In Polynesien ruderten erfahrene Seeleute Hunderte von Meilen weit über das offene Meer, ohne Orientierungspunkt und ohne Kompass. Nur die Sterne wiesen ihnen den Weg, die Sonne und ihr Wissen über den Einfluss der Winde und Strömungen.

Wandersterne oder Wundersterne?

Der Begriff Planet kommt von dem griechischen Wort planetes (»Wanderer«). Den Griechen (und anderen antiken Völkern) war aufgefallen, dass sich fünf Lichtflecke durch das Sternmuster am Himmel bewegten. Manche davon bewegten sich stetig vorwärts; andere kehrten auf ihrer Bahn gelegentlich um – warum, wusste keiner. Außerdem funkelten diese Lichtflecke im Gegensatz zu den Sternen nicht, doch auch dafür kannte niemand den Grund. Jede Kultur hatte für diese fünf Lichtflecke, die wir heute als Planeten bezeichnen, ihre eigenen Namen. Ihre deutschen Bezeichnungen sind Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn. Diese Himmelskörper wandern keineswegs zwischen den anderen Sternen herum; sie kreisen um die Sonne, dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems.

Moderne Astronomen wissen, dass Planeten sowohl kleiner als auch größer als die Erde sein können. Alle jedoch sind sie weitaus kleiner als die Sonne. Die Planeten in unserem Sonnensystem sind der Erde so nahe, dass man sie als kleine Scheiben wahrnehmen kann – zumindest, wenn man sie durch ein Teleskop betrachtet –, sodass sich ihre Form und Größe feststellen lassen. Die Sterne hingegen sind so weit von der Erde entfernt, dass sie selbst durch das leistungsstärkste Teleskop nur als kleine Lichtpunkte erscheinen. (Mehr über die Planeten in unserem Sonnensystem erfahren Sie in Teil II. Über Planeten bei fremden Sternen geht es in Teil IV.)

Vorsicht, Großer Bär: Die...