Astronomie am Kepler

Die Welt ist eine Scheibe! Nein, wir sind keine Flat-Earth-Verschwörungstheoretiker und auch nicht verrückt geworden. Was es damit auf sich hat, klären wir nach den Space News, in dem wir über die famose CSA/ESA-Weltraummission SMILE sprechen, die auf einer Vega C-Rakete am 19. Mai gestartet ist und auf der viel Wissen und Technik vom Grazer Institut für Weltraumforschung steckt. SMILE erforscht, was die Teilchen des Sonnenwindes mit dem Magnetfeld, der von geladenen Teilchen erfüllten Ionosphäre und mit der Atmosphäre der Erde anstellt. Neben schönen Polarlichtern können dabei nämlich ziemlich zerstörerische geomagnetische Stürme entstehen. Zu dieser Mission gibt es übrigens neben einem Infopaket auch ein cooles Comic (auf Englisch), das die ESA erstellt hat.

Im Hauptthema zeigen wir, dass unsere Welt flach ist! Nein, nicht die Erde, denn eine Flacherde würde aufgrund der Schwerkraft augenblicklich in sich zusammenfallen und eine glutflüssige Kugel bilden. Aber unsere Galaxie, die Milchstraße, ist eigentlich eine sehr flache Scheibe aus Sternen, Gas, Staub und einem schwarzen Loch in der Mitte. Unsere Galaxie ist umgeben von einem kugelförmigen Halo, in dem sich Kugelsternhaufen befinden, und dem zirkumgalaktischen Medium aus sehr dünn verteiltem Gas, das trotzdem im Summe deutlich mehr wiegt als alles an Gas, Staub und Sternen innerhalb unserer Galaxienscheibe.

Unsere Milchstraße ist wie alle Galaxien eine Kannibalin und hat sich im Laufe ihres Daseins schon einige kleinere Galaxien einverleibt. Dabei entstanden schräg durch die Galaxienscheibe laufende Sternströme wie z.B. die Gaia Enceladus Sausage, die mit Hilfe von Daten der europäischen GAIA-Weltraummission gefunden werden konnten. Bei solchen Galaxienkollisionen stoßen zwar nicht die Sterne und Planeten der Welteninseln zusammen (dazu ist der Weltraum viel zu leer), aber sehr wohl die Gas- und Staubmassen der Galaxien, und es kommt zu so genannten Starbursts, zur Entstehung sehr vieler Sterne.

Alle Sterne der Milchstraße drehen sich um das Zentrum unserer Galaxie – aber die Spiralarme drehen sich kurioserweise nicht mit, wie diese Animation sehr schön veranschaulicht. In den Spiralarmen ist das Meiste an Gas und Staub konzentriert, dort entstehen auch die jungen, großen, hellen Sterne, die nicht lange genug leben, um die Spiralarme verlassen zu können. Darum leuchten in allen Spiralgalaxien diese Arme besonders hell.

Wenn zwei gleich große Spiralgalaxien zusammenstoßen (wie es unserer Milchstraße in einigen Milliarden Jahren mit der Andromedagalaxie ergehen wird), dann durchmischen sich die beiden zu einer so genannten Elliptischen Galaxie, und der Starburst braucht die gesamten Vorräte an Gas und Staub auf. Darum entstehen in den ellipischen Galaxien danach keine neuen Sterne mehr. Als allerletztes stoßen dann die beiden schwarzen Löcher zusammen und vereinigen sich. Das kann sehr lange dauern, und vermutlich kreist auch noch zumindest ein schwarzes Loch einer verspeisten Kleingalaxie rund um Sagittarius A*, dem Black Hole unserer eigenen Milchstraße.

Nicht nur die Galaxie ist flach, sondern auch unserer Planetensystem – alle Planeten kreisen in der gleichen Ebene um die Sonne, auf der so genannten Ekliptik. Das ergibt sich zwangsweise, weil Planetensysteme aus einer rotierenden Scheibe aus Gas und Staub entstehen, die durch die Fliehkräfte quasi automatisch zu einer dünnen Scheibe wird.

Im Astrolexikon wenden wir uns dann der Frage zu, was genau eigentlich ein Stern ist.

Heute werfen wir einen Blick auf das Unsichtbare! Astronomische Teleskope können auch Dinge aufnehmen, die für unsere Augen prinzipiell unsichtbar bleiben würden – Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, Teilchenstrahlungen und Gravitationswellen! Was kann man da „sehen“?

Im Astrolexikon geht es heute um Blaue Riesensterne und ihre Bedeutung für die Entwicklung einer Galaxie.

Von 17. bis 20. April 2026 fand zum 7. Mal das KTT statt, das Kepler Teleskoptreffen, das unsere Schule gemeinsam mit dem Steirischen Astronomenverein StAV ins Leben gerufen hat und bei dem wir astronomieinteressierte Jugendliche mit Amateurastronomen und Wissenschaftlern aus der Weltraumforschung zusammen, um gemeinsam unter dunklem Nachthimmel die Wunder des Universums zu bestaunen – und in nachmittäglichen Fachvorträgen auch was darüber zu lernen.

Und heuer waren beide Bereiche fantastisch, sowohl der Himmel, der uns zwei sehr gute Beobachtungsnächte beschert hat, als auch das Tagesprogramm! Und daraus hört ihr hier einige Ausschnitte, außerdem Interviews mit einigen der Vortragenden und Teilnehmer:innen.

Zum Einstieg am Freitag gab uns Frau Dr. Ramona Augustin vom AIP, dem Leibnitz Institut für Astrophysik Potsdam, einen spannenden Onlinevortrag über das zirkumgalaktische Medium, zu dem sie forscht. Aufmerksam wurden wir auf sie durch ihr kürzlich erschienenes Video zu diesem Thema auf dem Kanal Urknall, Weltall und das Leben.

Dr. Bruno Besser vom Grazer Institut für Weltraumforschung IWF der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hatte dann als Kontrapunkt ein ganz regionales Thema für uns, einen Blick in die Geschichte der Astronomie in der Steiermark.

Dave Gloistein vom StAV lieferte uns in wundervollem British English augenzwinkernd den nachvollziehbaren Beweis, dass auf der Erde Aliens leben.

Dr. Thomas Klügel vom geodätischen Observatorium Wettzell (D) sprach unter anderem von der Technik der Entfernungsmessung zum Mond mittels Laserranging und vermittelte uns eindrucksvoll, wie spannend Geodäsie sein kann und in welch unerwarteten Bereichen sie angewandt werden könnte (Gravitationswellendedektion!).

Und Nico Lampl vom Universitätsobservatorium Lustbühel der Uni Graz präsentierte seine Bachelorarbeit, in der er einen faszinierenden Zeiss-Refraktor wieder verwendbar machen wird. Das Gerät mit dem etwas gruseligen Namen „Ballistische Messkammer“ (BMK) wurde eigentlich einst gebaut, um Satellitenbewegungen zu vermessen, hat ein riesiges Gesichtsfeld von im Prinzip 20° am Himmel und existiert nur zweimal auf der Welt. Das Schwestergerät war einst in Wettzell im geodätischen Observatorium und ist nun in Chile in der Atacamawüste, um mit einem riesigen 10x10cm Kamerachip das Beobachtungsfeld des Weltraumteleskops PLATO vorzubeobachten (Projektleiter ist übrigens ein Grazer Astronom, Dr. Jörg Weingrill).

Mit Dr. Szilárd Csizmadia, eigentlich Exoplanetenforscher vom DLR Berlin, aber auch Obmann des ungarischen Amateurastronomievereins VCSE, tauchen wir ein bisschen in die Geschichte der Amateurastronomie ein, und mit DI Gerhard Paar von Joanneum Research Graz geht es dann in die Sonnensystemforschung: er ist Co-Investigator der Mastcam-Z-Stereokamera auf dem Marsrover Perseverance und hat die 3D-Visualisierung entwickelt, die auch auf der HERA-Mission zum Asteroiden Dimorphos verwendet werden wird, und gab uns dazu einige Einblicke.

Den Schlusspunkt unserer Vorträge bildete ein Doppelvortrag von Dr. Örs Hunor Detre, einer der Hauptentwickler des Instruments MIRI am James Webb Space Telescope, mit einem Blick hinter die Kulissen seiner Arbeit bei der NASA für das JWST und seiner aktuellen Tätigkeit als Wissenschaftsvermittler in der er neben dem CanSatLab in Ungarn auch erfolgreich ein Projekt gestartet hat, bei dem Schüler:innen tatsächlich Instrumente für einen echten Cubesat entwickeln konnten, der nun im Erdorbit ist.

Schließlich kommen auch noch die Stimmen der Teilnehmer:innen nicht zu kurz! Insbesondere habe ich Thomas Holzhäuser von der Keplergesellschaft Weil der Stadt noch zum Interview gebeten.

Ein Regenbogen ist nicht nur eine faszinierende Himmelserscheinung, sondern liefert uns auch Informationen über das Sonnenlicht: weißes Licht besteht aus der Mischung eben aller dieser Regenbogenfarben. Und die Farben des Sonnenlichts (und des Lichts der Sterne und Objekte im Universum) können uns viel über die Zusammensetzung Sonne bzw. der leuchtenden Objekte im Weltraum geben: aus der Astronomie wird die Astrophysik. Darum reden wir in dieser Folge über die Analyse des Lichts der Sterne: die Spektroskopie.

Davor sprechen wir in den Space News über aktuelle Forschung aus Graz: eine Forschungsgruppe rund um Helmut Lammer vom IWF hat durch eine neue Art der Auswertung von Daten des Magnetometers auf Galileo, einer 2003 beendeten Jupitermission, in der Umlaufbahn des Vulkanmondes Io das lebenswichtige Element Phosphor nachweisen können. Wenn Io Phosphor ausstößt, kann dieser Phosphor auch von den anderen Monden aufgesammelt werden – und die haben unterirdische Ozeane aus flüssigem Wasser, die potenziell Leben enthalten könnten.

Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen haben die schon seit Icaak Newton bekannte Zerlegung des weißen Lichts in seine Spektralfarben durch ein Prisma zur wissenschaftlichen Methode der Spektroskopie ausgebaut: das Spektrum eines Sterns erzählt uns etwas über seine Temperatur, seine chemische Zusammensetzung, seine Leuchtkraft, und über den Dopplereffekt auch über seinen Bewegungszustand. So konnte nun erforscht werden, was zuvor als unerreichbar galt: aus welchen Elementen Sterne, Staub- und Gaswolken und andere Objekte im All bestehen, welche Temperaturen sie haben, welche Leuchtkraft und sogar welchen Bewegungszustand: über den optischen Dopplereffekt, der vom Salzburger Mathematiker und Physiker Christian Doppler entdeckt wurde, können wir bestimmen, wie Sterne rotieren und ob sie sich uns nähern oder sich von uns entfernen. Mit dieser Methode kann man sogar die Geschwindigkeit von Sonnenausbrüchen messen, die Rotationsgeschwindigkeit von Sternen bestimmen und sogar Exoplaneten entdecken.

Mit welchen Methoden beobachten wir eigentlich den Weltraum? Wir starten eine Themenreihe in unserem Podcast und sehen uns die Werkzeuge der Astronomie an. Davor sprechen wir in den Astronews über die zum Aufnahmezeitpunkt laufende Artemis 2 – Mission, die mit der Rückkehr der Astronaut:innen am 10. April 2026 nun auch erfolgreich zu Ende gegangen ist.

Die längste Zeit der Menschheitsgeschichte bis zum Ende des 16. Jahrhunderts konnte man den (allerdings perfekt dunklen) Nachthimmel nur mit freiem Auge beobachten. Trotzdem gab es ganze Observatorien wie Stonehenge, das jahrtausendealte Sonnenobservatorium von Goseck und – als letztes seiner Art – Sternjeborg mit seinen astrometrischen Präzsesionsinstrumenten, dass sich der berühmte Astronom Tycho Brahe gegen Ende des 16. Jahrhunderts erbauen ließ. Mit Instrumenten wie dem Quadrant, dem Sextant oder der Amillarsphäre (Astrolabium) wurden die Positionen der Sterne bestimmt und vermessen.

Anfang des 17 Jahrhunderts wurde dann das Fernrohr erfunden, Galileo Galilei verbesserte es und war der erste, der damit die Krater des Mondes, die 4 großen Jupitermonde und die „mondartigen“ Phasen der Venus entdeckte – und dass die Milchstraße aus unzähligen Sternen besteht. Fernrohre und Ferngläser eröffneten der Astronomie einen völlig neuen Blick auf das Universum – auf Objekte, die ohne optische Hilfsmittel unsichtbar blieben. Später entwickelten auch Johannes Kepler, Isaak Newton und viele weitere immer bessere Versionen von Teleskopen, und die Instrumente wurden immer größer.

Die Erfindung der Fotografie revolutionierte nochmals die Himmelsbeobachtung: nicht nur, dass man nun die Beobachtungen objektiv festhalten konnte, durch Langzeitbelichtung war es nun möglich, bisher unsichtbar bleibende lichtschwache Objekte abzubilden: die Grenzen der menschlichen Sehkraft wurden damit überschritten, und auch heute noch zeigen Fotos mit selbst einfachen Kameras (wie Smartphonekameras) viel mehr, als das menschliche Auge sehen kann.