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»Beyond Earth – Jenseits unseres Planeten«
Wissenschaftsvideos: Mensch – Umwelt – Natur – Technologie – Kosmos

Beyond Earth – Jenseits unseres Planeten
Eyes on the Skies – Unser Fenster zum Weltraum: 400 Jahre Entdeckungen mit Teleskopen (Teil 7)
Rubrik Astronomie & Astrophysik
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Die Erfindung des Teleskopes revolutionierte die Entwicklungen in der Geschichte der Astronomie. Teleskope verhalfen den Menschen in den letzten 400 Jahren zu einem ungeahnten Blick in ferne und aufregende Bereiche des Weltalls.

»Eyes on the Skies – Unser Fenster zum Weltraum« gibt einen umfangreichen Eindruck in alle Facetten des Teleskopes – die geschichtliche Entwicklung, den wissenschaftlichen Stellenwert, die technologischen Fortschritte und die Menschen hinter dieser bahnbrechenden Erfindung, ihre Erfolge und Misserfolge ...
Das Hubble-Weltraumteleskop ist das bei weitem berühmteste Teleskop aller Zeiten. Hubble hat viele Bereiche der Astronomie revolutioniert. Nach heutigen Standards ist der Spiegel von Hubble eigentlich recht klein, aber seine Lage ist – im wörtlichen Sinne – überirdisch. Hoch über den verzerrenden Effekten der Atmosphäre hat es eine außerordentlich scharfe Sicht auf das Universum.

Außerdem kann Hubble auch im Ultraviolett- und nahen Infrarot-Bereich sehen. Dieses Licht ist für bodengebundene Teleskope unsichtbar, weil es von der Atmosphäre abgeschirmt wird. Kameras und Spektrographen, manche so groß wie eine Telefonzelle, zerlegen und registrieren das Licht von entfernten kosmischen Ufern.

Wie jedes Bodenteleskop wird auch Hubble von Zeit zu Zeit aufgerüstet. Astronauten führen auf Weltraumspaziergängen Wartungsarbeiten durch. Beschädigte Elemente werden in Stand gesetzt. Und ältere Instrumente werden gegen neuere ausgetauscht – mit modernster Technologie.

Hubble ist die treibende Kraft in der beobachtenden Astronomie geworden; es hat unser Verständnis des Kosmos gewandelt. Mit seinen scharfen Weltraumaugen beobachtete Hubble jahreszeitliche Veränderungen auf dem Mars, einen Kometen-Einschlag auf dem Jupiter, eine Seitenansicht der Saturnringe und sogar die Oberfläche des Zwergplaneten Pluto.

Das Hubble-Weltraumteleskop enthüllte den Lebenszyklus der Sterne, von ihrer Geburt und ihren frühesten Lebensjahren in einer Kinderkrippe aus staubhaltigen Gaswolken, bis hin zu ihrem letzten Abschied: als zarte Nebel, langsam von sterbenden Sternen ins All geblasen oder als gigantische Supernova-Explosionen, die fast ihre Heimatgalaxie überstrahlen.

Tief im Orion-Nebel sah Hubble sogar die Brutstätten neuer Sonnensysteme: Staubige Scheiben um neugeborene Sterne, die vielleicht bald zu Planeten kondensieren. Das Weltraumteleskop studierte mehrere tausend Einzelsterne in riesigen Kugelsternhaufen, den ältesten Sternfamilien des Universums. Und natürlich Galaxien.

Nie zuvor hatten Astronomen so viele Details gesehen. Majestätische Spiralen, absorbierende Staub-Bänder, heftige Kollisionen. Extrem lange Belichtungen leerer Himmelsbereiche offenbarten tausende lichtschwache Galaxien, Milliarden Lichtjahre weit entfernt. Photonen, die ausgesandt wurden, als der Universum noch jung war. Ein Fenster in die ferne Vergangenheit, das neuen Aufschluss gibt über den sich ewig wandelnden Kosmos.

Hubble ist aber nicht das einzige Teleskop im All. Das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA, gestartet im August 2003, ist gewissermaßen Hubbles Äquivalent für infrarotes Licht. Spitzer hat einen Spiegel, der nur 85 Zentimeter durchmisst, aber das Teleskop versteckt sich hinter einem Hitzeschild, der es vor der Sonne schützt. Und seine Empfänger sind in einen Dewar gebettet, der mit flüssigem Helium gefüllt ist. Hier werden die Empfänger auf nur ein paar Grad über dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlt. So werden sie extrem empfindlich.

Spitzer hat ein staubiges Universum offenbart. Dunkle, undurchsichtige Staubwolken glühen im Infraroten, wenn sie von Innen erhitzt werden. Stoßwellen galaktischer Kollisionen fegen den Staub zu auffälligen Ringen und Gezeiten-Strukturen zusammen – neuen Orten allgegenwärtiger Sternentstehung. Staub entsteht auch im Nachspiel eines Sternentods.

Spitzer hat entdeckt, dass Planetarische Nebel und Supernova-Überreste voller Staubpartikel sind, als Bausteine eine Voraussetzung für zukünftige Planeten. In anderen Infrarot-Wellenlängen kann Spitzer mitten durch eine Staubwolke hindurch sehen und die in ihren dunklen Kernen verborgenen Sterne offenbaren. Schließlich haben die Spektrographen des Teleskops die Atmosphären extrasolarer Planeten (Exoplaneten) studiert: Gasriesen wie Jupiter, die in nur wenigen Tagen um ihren Heimatstern herum rasen.

Und was ist mit Röntgen- und Gammastrahlung? Diese werden vollständig von der Erdatmosphäre abgeblockt. Ohne Weltraumteleskope wären die Astronomen deshalb völlig blind für diese energiereichen Strahlungsarten. Weltraumteleskope für Röntgen- und Gammastrahlen zeigen das heiße, energiereiche und gewalttätige Universum der Galaxienhaufen Schwarzen Löchern und galaktischen Kollisionen. Sie sind aber schwer zu konstruieren.

Energiereiche Strahlung durchdringt gewöhnliche Spiegel. Röntgenstrahlen lassen sich nur mit verschachtelten Spiegel-Schalen fokussieren, die aus purem Gold bestehen. Und Gammastrahlen werden mit komplizierten Lochkameras untersucht oder mit gestapelten Szintillatoren, die kurze Blitze normalen Lichts abgeben wenn sie von einem Gammastrahlen-Photon getroffen werden.

In den 1990er Jahren betrieb die NASA das Compton-Gammastrahlen-Observatorium. Es war damals der größte und massivste Wissenschafts-Satellit der je gestartet wurde. Ein vollständiges Physik-Labor im All. 2008 wurde GLAST zum Nachfolger von Compton: Das »Gammastrahlen-Großflächen-Weltraumteleskop”. Es wird alles Hochenergetische im Universum studieren. Von dunkler Materie bis zu Pulsaren.

Mittlerweile haben die Astronomen zwei Röntgen-Teleskope im All. NASAs Chandra-Röntgenobservatorium und ESAs XMM-Newton-Observatorium untersuchen beide die heißesten Orte des Universums. Im Röntgenlicht offenbaren sich ausgedehnte Strukturen wie zum Beispiel Gaswolken, die durch Stoßwellen in Supernova-Überresten auf mehrere Millionen Grad erhitzt wurden. Und Röntgen-Doppelsterne: Neutronensterne oder Schwarze Löcher, die Material von einem Begleitstern aufsaugen. Dieses heiße, einstürzende Gas sendet Röntgenstrahlung aus.

Ebenso enthüllen Röntgenteleskope supermassive Schwarze Löcher in den Zentren weit entfernter Galaxien. Materie, die spiralförmig einwärts läuft, wird heiß genug, um im Röntgenlicht zu glühen kurz bevor sie ins Schwarze Loch stürzt und aus dem Blickfeld verschwindet. Heißes, aber dünnes Gas füllt auch den Raum zwischen den einzelnen Galaxien in einem Galaxienhaufen. Manchmal wird dieses Gas eines Haufens noch stärker erhitzt wenn Galaxienhaufen kollidieren und verschmelzen.

Noch erstaunlicher sind Gammastrahlen-Ausbrüche, sogenannte »Gamma Ray Bursts«, die energiereichsten Ereignisse im Universum überhaupt. Es sind katastrophale Explosionen am Ende sehr massereicher, schnell rotierender Sterne. In weniger als einer Sekunde setzen sie mehr Energie frei, als die Sonne in zehn Milliarden Jahren.

Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton und GLAST sind allesamt vielseitige Riesen. Aber manche Weltraumteleskope sind viel kleiner und haben weitaus spezialisiertere Missionen. Nehmen wir zum Beispiel COROT. Dieser französische Satellit ist der Untersuchung stellaren Seismologie und extrasolarer Planeten gewidmet. Oder der NASA-Satellit SWIFT, ein kombiniertes Röntgen- und Gammastrahlen-Observatorium konstruiert, um die Mysterien der Gamma Ray Bursts zu enträtseln.

Und dann ist da noch WMAP, die »Wilkinson-Mikrowellen-Anisotropie-Sonde«. In nur gut zwei Jahren im All hat sie bereits die kosmische Hintergrundstrahlung in ungekanntem Detail kartografiert. WMAP hat Kosmologen den bisher besten Blick in die frühesten Phasen des Universums vor mehr als 13 Milliarden Jahren ermöglicht.

Die Eroberung des Weltraums war eine der aufregendsten Entwicklungen in der Geschichte des Teleskops.

• http://www.eyesontheskies.org/



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