Seien es der 40. Jahrestag der Mondlandung, die Entdeckung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, Supernova-Explosionen oder der sagenumwobene Teilchenbeschleuniger am CERN – die Erforschung des Weltalls trifft nicht nur im internationalen Jahr der Astronomie 2009 auf großes Interesse in der Öffentlichkeit. Warum schauen die Menschen eigentlich so gerne in die Sterne? Darüber haben wir uns mit Barbara Wankerl vom Exzellenzcluster „Beginn und Aufbau des Universums” an der TU München unterhalten. Dort sind über 200 Wissenschaftler in 80 Arbeitsgruppen organisiert. Sie untersuchen die Entwicklung des Weltalls, angefangen beim Big Bang vor etwa 13,7 Milliarden Jahren über die Entstehung von Materie und den Grundkräften im Universum bis hin zur Entstehung von Sternen und Galaxien, also zum heutigen Universum. Neu an diesem Forschungsverbund ist, dass Physiker verschiedener Fachrichtungen wie Kern- Teilchen-, Astro- und Plasmaphysik gemeinsam an den ungelösten Fragen der Kosmologie arbeiten. Barbara Wankerl ist dort zuständig für die Öffentlichkeitsarbeit.
Cirquent Blog: Frau Wankerl, wie ist Wissenschaft der Astronomie eigentlich entstanden?
Barbara Wankerl: Die Beschäftigung mit der Welt, die uns umgibt, ist ja etwas zutiefst Menschliches. Wir dürfen nicht vergessen: In der frühen Menschheitsgeschichte waren der Mond und die Sterne neben dem Feuer das einzige Licht in der Nacht. Seit jeher haben die Menschen das, was sie „da oben” sahen, beobachtet. Und sie haben gelernt, die Erkenntnisse daraus für ihr Leben zu nutzen: Die zyklisch wiederkehrenden Sternbilder waren für unsere Vorfahren tatsächlich so etwas wie ein Kalender, aus dem sie ablesen konnten, wann es Zeit für die Aussaat oder für den Aufbruch ins Winterquartier war. In der frühen Seefahrt waren die Sterne der natürliche Kompass für die Navigation. Der Ursprung der Mathematik geht auf das Studium der Sterne zurück. Ebenso spielte die Beschäftigung mit den Sternen eine wichtige Rolle bei der Errichtung von Monumenten wie den ägyptischen Pyramiden oder Stonehenge in England.
Und warum ist Astronomie heutzutage wieder so angesagt? Gibt es da oben überhaupt noch Geheimnisse zu lüften?
Da draußen warten noch immer sehr aufregende Forschungsfragen, insbesondere, wenn wir uns die ersten drei Minuten des Universums ansehen: Wie sind die Naturkräfte, wie ist die Materie entstanden, gibt es eine allgemeingültige Weltformel? Vom – wie Sie sagen – „sagenumwobenen” Teilchenbeschleuniger LHC am CERN Large Hadron Collider erhofft man sich hier Antworten. Auch die Zukunft des Weltalls beschäftigt die Wissenschaftler: Es breitet sich immer schneller aus, als treibende Kraft vermutet man eine Dunkle Energie. Zum Glück können wir mit genaueren Instrumenten immer weiter in den Weltraum vordringen: Organisationen wie NASA, ESA oder ESO, die hinter dem Bau großer, meist öffentlich finanzierter Teleskope stehen, haben gelernt, dass es eine ihrer wichtigsten Aufgaben ist, die Öffentlichkeit an ihren Erkenntnissen teilhaben zu lassen – sozusagen als Payback für die öffentliche Finanzierung. Durch die Verfügbarkeit von fantastischem Bild- und Filmmaterial hat die Astronomie natürlich einen klaren Vorteil. Die meisten Forschungseinrichtungen stellen ihr Bildmaterial auch großzügig zur Verfügung.
Was bringen die vielen Teleskope im Weltraum?
Mit ihnen haben wir einen freien „Blick” in die Tiefen des Weltalls, ohne Störungen der Erdatmosphäre, wo es unzählige Quellen für elektromagnetische Strahlung gibt. Aktuell gibt es 13 Teleskope im Weltraum, die bekanntesten sind das Hubble Space Telescope und Spitzer. Im Mai 2009 wurden mit Herschel und Planck zwei neue Observatorien ins All geschossen. Alle Fernrohre liefern spektakuläre, nie da gewesene Bilder von Galaxien, Supernova-Resten, Sternentstehungsgebieten oder Schwarzen Löchern. Entscheidend ist ihr Zusammenspiel: Die Weltraumteleskope und die auf der Erde stationierten Observatorien arbeiten in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen (z.B. optischer Wellenlängenbereiche, Infrarot- oder Röntgenstrahlung). Das heißt, die Wissenschaftler können sich unterschiedliche „Brillen” aufsetzen, um das Universum zu beobachten.
Wir wissen, dass die nächste Frage knifflig ist, aber wir können sie uns einfach nicht verkneifen: Was war eigentlich vor dem Urknall?
Eine Antwort auf diese Frage kann keiner geben, wir wissen es einfach nicht. Es gibt aber ein paar Theorien: Die Urknalltheorie, heute weitgehend akzeptiert, geht von einer plötzlichen Energieentladung aus, aus der Raum, Materie und auch die Zeit entstanden. Hier ist der Urknall gleich Beginn der Zeit, also kann es kein „davor” geben. Ein anderer Vorschlag geht von einem zyklischen Universum aus. Dieses expandiert zunächst, sackt dann in sich zusammen, um sich dann wieder auszubreiten. Auch hier gäbe es also keinen „Anfang”. Ein derzeit viel diskutiertes Modell ist der “Big Bounce”: In dieser Vorstellung gab es ein Vorgänger-Universum, das aufgrund der Schwerkraft in sich zusammenfiel – dabei gab es einen Quantenrückstoß. Das vorherige Universum stülpte sich sozusagen um und setzte die gespeicherte Energie frei, um ein neues Universum zu bilden.
Da wir sozusagen schon mitten drin sind “in der Materie” und der Physik-Unterricht lange her ist, können Sie uns netterweise auch noch mal erklären, warum “alles relativ ist”?
Die allgemeine Relativitätstheorie besagt zum Thema Zeit, dass diese keine festgelegte absolute Größe ist, die von allen Beobachtern gleich wahrgenommen wird: „Gleich” ist die Zeit nur für zwei Menschen, die sich im gleichen Bewegungszustand befinden, also relativ zueinander in Ruhe sind. In unserem Alltagsleben spielt diese Definition keine Rolle, sonst könnten wir uns kaum zu einem bestimmten Zeitpunkt zum Abendessen verabreden, weil jeder ja seine eigene Zeit hat. Der Relativitätsbegriff der Zeit taugt also nicht als Ausrede für Unpünktlichkeit. Allerdings hat das Phänomen Einfluss auf Ortungssysteme, die das GPS nutzen. Die Uhren der GPS-Satelliten gehen im Vergleich zur Erdzeit pro Tag nämlich um einige Sekundenbruchteile vor. Wenn man die Chronometer nicht justieren würde, hätte man nach einem Tag schon einen Messfehler von einigen Kilometern – was für das Autonavi ziemlich fatal wäre.
Danke! Bei Physik-Unterricht fragen wir uns noch: Was tut Ihr Cluster für den Nachwuchs?
In unserer Kommunikation mit der Öffentlichkeit spielt Nachwuchsförderung eine wichtige Rolle. Astronomie bietet sich für den Schulunterricht an: Es gibt tolle Bilder, spannende Phänomene wie Schwarze Löcher, verrückte Vorstellungen, z.B. dass es nicht nur vier, sondern zehn Dimensionen gibt. Wenn es gelingt, Schülerinnen und Schüler früh für Astronomie und Physik zu begeistern, steigen die Chancen, dass sie ein naturwissenschaftliches Studium einschlagen. Daher gibt es zahlreiche Initiativen, Forschungsinhalte schultauglich aufzubereiten, Lehrer fortzubilden und Wissenschaftler zum Experimentieren und Erklären in die Schulen zu schicken. Der Cluster veranstaltet regelmäßig Fortbildungen mit starkem Praxisbezug und hat auf seiner Seite unter einen Vortragspool eingerichtet. Dort können sich Lehrer interessante Themen heraussuchen, direkt Kontakt mit den Wissenschaftlern aufnehmen und z.B. einen Schulvortrag organisieren. Ein anderer Aspekt der intensiver werdenden Beziehungen zwischen Hochschule und Schulen ist der Lehrermangel, gerade im Fach Physik – Schulen und Lehrer erwarten hier aktive Unterstützung aus der Wissenschaft.
Und da wir hier schließlich auf dem Cirquent Blog sind: Wie schaut es aus mit dem Einsatz von Social Media in Ihrer Wissenschaft?
Die meisten Wissenschaftler engagieren sich leidenschaftlich in ihrem Forschungsgebiet – entsprechend gerne erzählen und erklären sie und werden so zu Botschaftern für ihre eigene Sache. Vor allem in den USA gibt es viele bloggende Astrophysiker. Daneben finden sich auch „organisierte” Blogs, zum Beispiel die Cosmic Diaries zum Internationalen Jahr der Astronomie oder wissenschaftliche Einrichtungen mit regelmäßigen Blogeinträgen von Forschern. In Deutschland gibt es die Scilogs (Burda) oder die Wissenslogs des Spektrum-Verlags. Youtube ist ebenfalls eine Plattform, die viel von Wissenschaftlern genutzt wird, genauso myspace. Seit Anfang 2009 gibt es auch eine Insel für das Astronomiejahr 2009 in Second Life, wo die Initiative hier zu finden ist. Ob Wissenschaftler viel twittern, kann ich nicht sagen – ich finde es aber spannend, die Entwicklung weiter zu beobachten.
Zum Schluss noch eine ganz persönliche Frage: Könnten Sie des Nachts bei einem romantischen Tête-à-tête eigentlich die Sterne erklären?
Ja! Obwohl ich selbst keine Astronomin bin, war ich schon immer Himmelsguckerin und habe mir Sterne und Sternbilder angeschaut, allerdings immer mit „unbewaffnetem Auge”. Mein erster Blick durch ein richtiges Teleskop ist noch gar nicht lange her: Auf unserer Veranstaltung „100 Stunden Astronomie” am Odeonsplatz im April habe ich das erste Mal den Planeten Jupiter und zwei seiner über 60 Monde in 350-facher Vergrößerung gesehen – ein unbeschreibliches Erlebnis!
Weitere interessante Links:
21. Juli 2010 at 14:39
Wow, die @nordost auf #3sat mit “ihrer” klasse Aussstellung im Deutschen Museum #Weltall #Urknall http://www.3sat.de/mediathek/?mode=play&obj=19474
9. Januar 2010 at 12:35
wirklich sehr interessanter Beitrag. Man sieht welche Mühe du dir gegeben hast.