Urknallforschung: Klicken statt Gucken

30. Mai 2006, 18:44
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Neue Hinweise auf den wahren Hergang des Urknalls finden Forscher heute nicht am Himmel, sondern in großen astronomischen Datenbanken auf der Erde

Wie nur wenige Wissenschaften ist die Astronomie durch immer leistungsfähigere Rechner und Speichermedien verändert worden. So hat in den vergangenen fünfzehn Jahren in dieser Zunft eine regelrechte Revolution stattgefunden. Wenn sich Forscher heute besser denn je einen Überblick über den Kosmos verschaffen können, liegt das vor allem daran, dass der Himmel längst digitalisiert wurde. Sternenformationen, Galaxien und Nebel, Hinweise auf ferne Planetensysteme, Aufnahmen des Hubble-Satellitenteleskops, Spuren des Urknalls - all das findet sich nicht mehr in Folianten sondern in elektronischen Datenbanken.

Für die Forscher bedeutet das einen grundlegenden Kulturwandel. Seit der Steinzeit war ihre Arbeit geprägt von langen, einsamen Nächten in ihren Observatorien. "Heute reisen wir nicht mehr zu den Teleskopen, um etwas zu entdecken, wir suchen in vorhandenen Daten", so Josef Hron, Astronom an der Wiener Universitätssternwarte. Kurz gesagt: Klicken statt Gucken.

Ein Pionier dieser Entwicklung ist der Österreicher Helmut Jenkner. Bereits in den Siebzigerjahren begann er in den USA, die damals üblichen Fotografien des Nachthimmels zu digitalisieren. Notwendig war das zunächst nur, um dem erst geplanten Satellitenteleskop Hubble eine Orientierungskarte mit auf den Weg geben zu können.

Der erste Versuch, ein Stück Himmel abzuscannen, startete erst im Jahr 1996. Fünf Jahre lang wurden Infrarotteleskope über den Südhimmel geschwenkt. "Große Abschnitte wurden damals in dieser Frequenz zum ersten Mal kartiert", so Hron, der an den Arbeiten beteiligt war. "Erst jetzt konnten wir so die Verteilung von eher kühlen Himmelskörpern bestimmen, die im sichtbaren Spektrum kaum wahrnehmbar sind."

Kurz darauf starteten amerikanische Universitäten mit dem Sloan Digital Sky Survey. Auch hier geht es nicht um Tele-Aufnahmen von den entferntesten Winkeln des Universums, sondern gleichsam um eine Weitwinkelaufnahme, um ein Inventar des Universums. Dazu wurde in New Mexico eine 120-Megapixel-Kamera gen Himmel in Anschlag gebracht. Jede Aufnahme lichtet einen Ausschnitt des Firmaments ab, der etwa achtmal so groß wie der Vollmond ist. Um die anfallende Datenmenge bewältigen zu können, musste eine eigene Software geschrieben werden.

Digitalisierter Himmel

Die Mühen haben sich allerdings gelohnt. Mittlerweile sind 200 Millionen Himmelskörper auf den Datenspeichern verewigt, 675.000 Galaxien und 90.000 Quasare wurden zu Bits und Bytes destilliert. Erstmals konnte hier die grobe Verteilung von sichtbarer Materie und unsichtbarer "dunkler Materie" im Universum untersucht werden. Überraschendes Resultat: Beide sind nicht völlig homogen verteilt. "Es gibt Gebiete, in denen sich sehr viele Galaxien drängen, und andere, die völlig leer erscheinen, das hat fast die Struktur eines Schwammes", sagt die Innsbrucker Astronomin Sabine Schindler (siehe Interview). Das wiederum soll Aufschlüsse über den Hergang des Urknalls liefern.

Eine zweite Aufgabe des Sloan Digital Sky Surveys: die Entdeckung von Supernovae. Diese Himmelserscheinungen - irgendwo geht irgendwann ein kleines Licht an, weil ein weit entfernter Stern explosionsartig verglüht - wurden bisher fast ausschließlich durch Zufälle von Amateuren entdeckt. Weil viele dieser kosmischen Katastrophen nach einem bekannten Schema ablaufen, können die Supernovae als standardisierte Lichtquelle dienen, als eine Art Meilenstein am Himmel, mit dem sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums bestimmen lässt.

Ein besonders erfolgreicher Supernova-Entdecker der alten Schule ist der Australier Robert Evans, der mit einem großen Amateurteleskop von der Veranda seines Hauses südlich von Sydney in den Himmel blickt. Dank seines ungewöhnlichen Gedächtnisses erkennt er mit einem Blick, wenn irgendwo eine neue Lichtquelle auftaucht. Seit den Achtzigerjahren hat er auf diese Weise mehr als 40 Supernovae entdeckt. Beim Sloan Digital Sky Survey werden dagegen automatisch aktuelle Aufnahmen des Himmels mit älteren verglichen und auf Neuerscheinungen hin überprüft.

Supernovae entdeckt

Innerhalb weniger Monate konnten die Amerikaner gleich 139 Supernovae entdecken. Solche Erfolge spornen an, stärker als bisher die Möglichkeiten zu nutzen, die durch die Digitalisierung des Universums entstehen. Aufnahmen aus allen großen Himmelsobservatorien sollen über eine zentrale Datenbank abrufbar gemacht werden. Bilder, die das Hubble-Satellitenteleskop von einer bestimmten Himmelsregion gemacht hat, könnten verglichen werden mit Aufnahmen von großen Observatorien auf der Erde, die andere Teile des Lichtspektrums aufzeichnen. Noch sind die internationalen Astronomieorganisationen weit davon entfernt, wirklich alle Datenbestände zu vernetzen. Doch schon gibt es erste Resultate: Im Juni 2004 berichteten Forscher, dass sie nur durch die Analyse von vorhandenen Daten auf eine unerwartet hohe Anzahl von Supermassiven schwarzen Löchern gestoßen sind. Diese Staubschlucker liegen meist im Zentrum von Galaxien - und sind deshalb häufig gut hinter Sternen versteckt. Erst die Zusammenschau von mehreren Aufnahmetechniken am Computer führte zur Erkenntnis, dass es im Universum offenbar fünf mal so viele schwarze Löcher gibt, als angenommen.

Für Josef Hron hat die neue Arbeitsweise nicht nur Vorteile. "Früher sind wir vor dem Teleskop gesessen, heute nur noch vor dem Monitor." Das bringe zwar völlig neue Möglichkeiten für die Wissenschaft, allerdings "hat die Sache damit auch einiges von ihrem Charme eingebüßt". (Gottfried Derka/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 24./25. 5. 2006)

  • Bild nicht mehr verfügbar

    Das All und alle Vorgänge darin werden digitalisiert: eine Computeranimation, die den Urknall nachstellen soll.

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