Wissenschaft

Blick auf den Kosmos

Von Munazza Alam, Boston, USA

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© Shutterstock | NASA Images

Im Laufe der Geschichte haben die Menschen immer wieder zu den Sternen hinaufgeblickt und den Kosmos betrachtet. Diese Faszination des Nachthimmels hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, vom Blick hinauf zur Milchstraße über den Bau von Instrumenten, die das ferne Unbekannte vergrößern, bis hin zum Start von Teleskopen in den Weltraum. Für einige alte Zivilisationen prägte das ehrfurchtgebietende Schauspiel des Nachthimmels das gesellschaftliche, kulturelle und religiöse Leben. Auch heute noch fesseln die Sterne das Interesse von Jung und Alt. In dieser Hinsicht verbindet die Astronomie unsere Vergangenheit und unsere Zukunft. Unsere Vorfahren, die die gleichen Himmelskörper betrachteten wie wir, verliehen ihnen Bedeutung und Sinn. Und in der heutigen Zeit schauen wir denselben Himmel an, wenn auch mit verfeinerten Instrumenten und schaffen die Grundlage für neue Technologien und neues Wissen.

Die Astronomie ist eine alte Wissenschaft, bei der Himmelskörper beobachtet werden, um ihre Positionen und Eigenschaften zu bestimmen. Mit der zunehmenden Entwicklung unseres Wissens über die Welt um uns herum begannen die Wissenschaftler, die Physik anzuwenden, um die Astronomie zu verstehen; das Gebiet der Astrophysik. Obwohl die beiden Gebiete eine unterschiedliche Geschichte haben, sind die Begriffe Astronomie und Astrophysik heute austauschbar, da moderne professionelle Astronomen die Prinzipien der Physik, Mathematik und Statistik in ihrer Arbeit anwenden.

Am einfachsten ausgedrückt: Astronomie und Astrophysik ist das Studium des Lichts. Lichtteilchen, Photonen genannt, können bei vielen Wellenlängen beobachtet werden, von niederenergetischen Radiowellen bis hin zu hochenergetischen Röntgen- und Gammastrahlen. Professionelle Astronomen beginnen ihre Ausbildung mit der Untersuchung von Strahlungsprozessen – dem Verhalten von Lichtteilchen, wenn sie auf ihrem Weg zu Betrachtern auf der Erde durch Gas strömen. Wir können über eine breite Palette von astronomischen Objekten – darunter Sterne, Planeten, Galaxien und Supernovae – lernen, indem wir die Photonen beobachten, die sie bei verschiedenen Wellenlängen aussenden. Zu den Instrumenten, die Astronomen benutzen, um diese Beobachtungen zu machen, gehören bodengestützte Teleskope von der Größe eines Schulbusses bis hin zu Weltraumteleskopen.

Bevor wir uns jedoch damit befassen, wohin uns das Studium der Astronomie führt, müssen wir mit dem beginnen, was uns dieses Studium bereits gegeben hat. Verschiedene Zivilisationen auf der ganzen Welt haben zu unserem Verständnis des Kosmos beigetragen. Im Jahre 1800 v. Chr. führten die Babylonier detaillierte Dokumente über die Bewegungen der Himmelskörper, während der altindische Astronom Aryabhata davon ausging, dass Planeten und der Mond scheinen und das Licht von der Sonne reflektiert wird. Die Griechen, bekannt als die Väter der antiken Astronomie, berechneten den Umfang der Erde und postulierten ihre Kugelform. Im Alten Ägypten wurden Beobachtungen der Himmelskörper verwendet, um den Standort der Pyramiden zu bestimmen und die Nilüberschwemmung vorherzusagen. Der altchinesische Astronom Shi Shen schuf mit The Star Catalogue of Shi einen der ältesten und detailliertesten Sternkataloge. Im islamischen Persien beschrieb der Astronom Azophi die Sternbilder und unsere benachbarte Andromeda-Galaxie ausführlich im Buch The Book of Fixed Stars, während Abu Mahmud Hamid ibn al-Chidr al-Chudschandi den ersten Sextanten herstellte, der die axiale Neigung der Erde maß.

Nachdem wir die Sterne am Himmel und die Planeten in unserem eigenen Sonnensystem beobachtet haben, stellt sich natürlich eine Frage: »Sind wir allein?« Im dritten Jahrhundert v. Chr. schrieb der griechische Philosoph Epikur: »Es gibt unendliche Welten, die der unseren gleichen oder nicht gleichen…« Im China des 13. Jahrhunderts beteuerte der Weise Teng Mu: »Der Weltraum ist wie ein Königreich und unsere Erde und der Himmel sind nicht mehr als eine einzige Person in diesem Königreich«, und der italienische Philosoph und Astronom Bruno stellte in seinem Werk De L’infinito Universo E Mondi von 1584 die Existenz von Planeten jenseits des Sonnensystems in Frage. Er schrieb: »Es gibt zahllose Sonnen und zahllose Erden, die sich alle auf genau dieselbe Weise um ihre Sonne drehen, wie die Planeten unseres Systems… die zahllosen Welten sind nicht schlechter und nicht weniger bewohnt als unsere Erde.« Bemerkenswerterweise wurden diese Behauptungen über die Existenz zahlreicher Planeten im gesamten Universum erst vor zwei Jahrzehnten mit der Entdeckung des ersten Exoplaneten, oder Planeten außerhalb des Sonnensystems, bestätigt.

Die Vorstellung von außerirdischem Leben ist ein weiteres Thema, kulturübergreifend über die Jahrhunderte hinweg fortbestand. Zum Beispiel bemerkte der muslimische Astronom Ulugh Beg im 15. Jahrhundert, dass es im Heiligen Qur’an heißt: »Und unter Seinen Zeichen ist die Schöpfung der Himmel und der Erde und jeglicher Lebewesen, die Er in beiden verstreut hat.«1 Obwohl wir heute mit statistischer Sicherheit wissen, dass es im Universum mehr Planeten als Sterne gibt, ist die Frage, ob einer dieser Planeten Leben beherbergt, immer noch nicht geklärt. Wir werden diese Frage der Bewohnbarkeit der Planeten erst mit kommenden Instrumenten wie dem James Webber Space Telescope (JWST), dem Nachfolger des Hubble-Teleskops, das 2021 starten soll, angehen können. Mit JWST werden wir in der Lage sein, Daten zu erhalten, die präzise genug sind, um die Atmosphären kleinerer, erdähnlicher Exoplaneten zu charakterisieren und daraus abzuleiten, ob diese extraterrestrische Lebensformen beherbergen können. So werden uns die modernen Fortschritte in der Technologie der Beantwortung der Frage näher bringen, die wir uns seit Hunderten von Jahren stellen.

Die Fortschritte in der Astronomie liefern nicht nur Antworten auf uralte Fragen, sondern führen uns auch auf aufregende neue Gebiete. Im Jahr 2015 entdeckten Astronomen zum ersten Mal Gravitationswellen. Diese Wellen im Gefüge der Raumzeit werden ausgesandt, wenn massive Objekte wie Schwarze Löcher verschmelzen und Energie freisetzen. Die Existenz von Gravitationswellen wurde von Albert Einstein genau einhundert Jahre vor der ersten Beobachtung postuliert. Diese Entdeckung, die 2017 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde, markierte den Beginn einer neuen Ära in der Astronomie, in der wir einige der geheimnisvollsten astronomischen Phänomene durch ein anderes Medium als Licht beobachten und verstehen können.

Erst vor vier Jahren wurde ein Planet entdeckt, der etwas größer als die Erde ist und Proxima Centauri, den erdnächsten Stern, umkreist. Dieser Planet ist der Erde so nah, dass es möglich ist, ein Raumschiff zu bauen, es zu diesem Planeten zu schicken und es innerhalb unserer Lebenszeit zu uns zurückkehren zu lassen. Einige Gruppen, wie z.B. die Breakthrough Starshot Initiative, haben sogar kreative und kostengünstige Entwürfe für ein Raumschiff entwickelt, das möglicherweise zu unserem nächsten Nachbarplaneten geschickt werden kann.

Darüber hinaus wurde der Nobelpreis für Physik 2019 gemeinsam an Jim Peebles von der Princeton University für seine Arbeit zur Förderung der kosmologischen Theorie sowie an Michel Mayor und Didier Queloz vom Genfer Observatorium für die Entdeckung des ersten Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist, verliehen. Die Entdeckung von Mayor und Queloz ist insofern bemerkenswert, da sie kein Hightech- oder neuartiges Instrument erforderte, sondern mit einem bescheidenen Teleskop am Observatorium der Haute Provence in Südfrankreich gemacht haben.

[Der Physik-Nobelpreis 2020 ging an den Briten Roger Penrose und wird für die Erforschung von Schwarzen Löchern und für seine Beiträge zur Allgemeinen Relativitätstheorie ausgezeichnet. Der Deutsche Reinhard Genzel, Direktor des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching, und Andrea Ghez aus den USA erhalten die Auszeichnung für die Entdeckung eines supermassiven Objekts im Zentrum unserer Galaxie. Über viele Jahre hinweg beobachteten die Teams von Ghez und Genzel unabhängig voneinander die Umlaufbahnen von Sternen, die ums Zentrum unserer Milchstraße kreisen. Die Form der Bahn und die hohe Geschwindigkeit, mit der die Sterne unterwegs sind, ließen schließlich keinen anderen Schluss zu: Die einzig mögliche Erklärung für dieses seltsame Objekt im Zentrum der Milchstraße ist ein supermassives Schwarzes Loch.]2

Unser Verständnis des Kosmos hat sich in den letzten tausend Jahren stark verändert, aber das Kernziel dieser Forschungen ist dasselbe geblieben: die menschliche Existenz in den zeitlichen und räumlichen Ausdehnungen des Universums zu kontextualisieren. Dieser Wunsch wird von menschlicher Neugier und Ehrfurcht getrieben. Wie der Philosoph Platon schrieb: »Die Astronomie zwingt die Seele zum Blick nach oben und führt uns von dieser Welt in eine andere.«

Über die Autorin: Frau Munazza Alam ist Doktorandin im Fachbereich Astronomie an der Harvard University, ein »Young Explorer« für National Geographic und Stipendiatin der National Science Foundation.

Referenzen:
1. Der Heilige Qur’an, 42:30
2. Ergänzung durch die Redaktion.

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