AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie

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Das Mount-Wilson-Observatorium nordöstlich von Los Angeles ist ein Ort, an dem astronomische Geschichte geschrieben wurde: Unter anderem nutzte dort Edwin Hubble das damals größte optische Teleskop der Welt – mit einem Spiegeldurchmesser von 2,54 Metern – um einen ganz besonderen Stern im Andromedanebel zu beobachten. Die Helligkeit dieses Sterns schwankte in schöner Regelmäßigkeit, und Edwin Hubble war klar: Bei diesem Stern handelt es sich um einen sogenannten Cepheiden. Dank dieser dieser schwankenden Helligkeit fand Hubble heraus, wie weit der Andromedanebel von der Erde entfernt ist. Sein Ergebnis: 285.000 Parsec, rund 930.000 Lichtjahre also. Als beobachtender Astronom hielt sich Hubble mit einer Interpretation dieses Ergebnisses zurück, aber seine Kolleginnen und Kollegen verstanden sofort, was das bedeutete: Hubbles Beobachtungen bestätigten die sogenannte „Welteninsel-Theorie“.

Gibt es jenseits der Milchstraße noch andere Galaxien?

Es war der Philosoph Immanuel Kant, der erstmals die Vermutung zu Papier brauchte: Ja, es gibt sie. Zu Kants Lebzeiten war die Astronomie weit davon entfernt, einzelne Sterne im Andromedanebel auflösen zu können, oder überhaupt nur mit den damaligen Fernrohren und Teleskopen die Spiralstruktur des Nebels sichtbar zu machen. Dennoch schrieb Kant in seiner Veröffentlichung „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“, dass es sich bei den nebligen Fleckchen am Himmel weder um Löcher in der Himmelskugel noch um riesige Sterne handele – sondern um „Milchstraßen“, eigenständige Galaxien weit jenseits unserer Heimatgalaxie.

In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts erzählt Franzi die Geschichte der Entdeckung der Galaxien – und was diese mit dem Kinderspiel „Ich sehe was, was du nicht siehst“ zu tun hat. Denn von einer Handvoll nebliger Flecken am Himmel zu einem Universum gefüllt mit Abermilliarden von Galaxien war es ein jahrhundertelanger Weg, den Astronominnen und Astronomen dank wachsender Spiegeldurchmesser ihrer Teleskope gehen konnten – und der letztendlich mit einer Entfernungsmessung endete, nämlich der Entfernung von „Cepheiden in Spiralnebeln“, die Edwin Hubble am Mount-Wilson-Observatorium bestimmte.

Weiterhören bei AstroGeo

• Folge 49: Der gefräßige Zwerg
• Folge 105: Vom Mittelpunkt zum Mitläufer: Wie wir unseren Platz im Kosmos fanden
• Folge 145: Kosmisches Lineal: Wie Cepheiden zu Standardkerzen wurden

Weiterführende Links

• WP: Mount-Wilson-Observatorium
• WP: Empyreum
• WP: Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels
• WP: Messier-Katalog
• WP: Planetarischer Nebel
• WP: Leviathan (Teleskop)
• WP: Whirlpool-Galaxie
• WP: Heber Curtis
• WP: Shapley-Curtis-Debatte
• WP: Cepheiden
• WP: Perioden-Leuchtkraft-Beziehung
• WP: Standardkerze
• WP: Harlow Shapley
• WP: Kugelsternhaufen
• WP: Immanuel Kant
• WP: Edwin Hubble
• WP: Leviathan (Teleskop)
• WP: Nebel (Astronomie)

Quellen

• Website des Mount Wilson Observatory: 100-inch Telescope Reservations
• Buch: Marcia Bartusiak (ed.) – Archives of the Universe (2004)
• Fachartikel: Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (1755)
• Fachartikel: Nebulae or galaxies? The history of a change in astronomical terminology (2024)

Episodenbild: ESA/Hubble and Digitized Sky Survey; Mahdi Zamani (ESA/Hubble)

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Am 18. November 1915 hält Albert Einstein einen Vortrag vor der ehrwürdigen Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin. Dort stellt er seine Allgemeine Relativitätstheorie vor, die ihn schon bald weltberühmt machen wird. Viele seiner Fachkollegen überzeugt er mit einem Kniff: Es ist eine Rechnung, die den inneren Planeten Merkur betrifft. Denn die neue Theorie kann ein wissenschaftliches Problem lösen, das die Astronomen über 50 Jahre lang beschäftigt hatte: Die Umlaufbahn des Merkur stimmt nicht völlig mit den Vorhersagen von Newtons Gravitationsgesetz überein. Erst Einsteins neue Theorie kann helfen.

Karl erzählt in dieser Folge des AstroGeo Podcast vom innersten Planeten des Sonnensystems, dem Merkur. Er ist zwar nur selten am Himmel zu sehen, war aber vermutlich schon lange vor der Antike bekannt. Die alten Griechen nennen ihn Apollon oder Hermes, je nachdem, ob er am Morgen- oder Abendhimmel erscheint. Die Römer benennen Hermes in Mercurius um und verleihen damit dem Planeten seinen bis heute gültigen Namen.

Bis weit in die Moderne bleibt Merkur schwer zu erforschen. Seine Nähe zur Sonne verhindert gestochen scharfe astronomische Aufnahmen, die Planetenscheibe verschwimmt im Dunst des Dämmerungshimmels. Allein die Dauer einer Eigendrehung – also die Tageslänge – wird erst 1965 mit dem damals größten Radioteleskop Arecibo ermittelt: Ein Tag auf dem Merkur ist demnach rund 54 Erdtage lang.

Die erste Raumsonde Mariner 10 bringt ab 1973 noch mehr Merkwürdiges zu Tage: Der kleine Merkur hat eine immense Dichte, so dass sein Schwerefeld ähnlich stark ist wie das des viel größeren Planeten Mars. Dazu besitzt er wie die Erde ein Dipol-Magnetfeld, was auf einen inneren Dynamo hindeutet. Erst 2008 erreicht eine zweite Raumsonde den Merkur und schwenkt drei Jahre später in seine Umlaufbahn ein. Diese NASA-Mission namens Messenger liefert zwar viele wertvolle Daten, vertieft aber die Rätsel um den kleinen Planeten nur noch weiter.

Bis heute bleiben viele Fragen offen: Warum unterscheidet sich der Merkur so sehr von den anderen felsigen Planeten im Sonnensystem, was seine Dichte, die chemische Zusammensetzung oder das Magnetfeld betrifft? Um was handelt es sich bei den tiefen Löchern, die bis heute in seiner Oberfläche entstehen und die erst auf den Aufnahmen von Messenger entdeckt wurden? Wie entstand dieser merkwürdige Planet eigentlich – und was können wir aus diesen Prozessen über weit entfernte Exoplaneten lernen? Eine neue Mission von Europas Raumfahrtagentur und der Japans könnte diese Fragen schon bald lösen: Noch in diesem Jahr soll diese Mission namens BepiColombo beim Merkur ankommen.

Mehr bei AstroGeo

• Folge 48: Entdeckerin des inneren Erdkerns – warum hat die Welt Inge Lehmann vergessen?
• Folge 50: Ist Ceres vulkanisch aktiv? – Der Zwergplanet der Frühstücksflocken
• Folge 72: Nizza-Modell: Chaos zwischen jungen Planeten
• Folge 92: Vulkan-Wunderwelt – wieso brodelt Jupiters Mond Io?

Weiterführende Links

• WP: Merkur
• WP: Periheldrehung
• WP: Guiseppe „Bepi” Colombo
• WP: Mariner 10
• WP: Arecibo-Observatorium
• WP: Messenger
• WP: Hollows (englisch)
• WP: BepiColombo

Quellen

• Fachbuch: Sean C. Solom et al.: Mercury, The View after MESSENGER, Cambridge University Press (2018)
• Fachartikel: Janssen & Renn: Einstein and the Perihelion Motion of Mercury, arXiv Preprint (2021)
• Buch: Johannes Riem: Illustrierte Himmelskunde: eine populäre Astronomie nach dem heutigen Stande der Wissenschaft, Peter J. Oestergaard GmbH (1912)

Episodenbild: CC BY-SA 3.0 IGO ESA/BepiColombo/MTM

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In dieser Folge widmen sich Franzi und Karl dem Feedback zu den letzten drei Folgen im AstroGeo Podcast. Zuerst geht es um den Besuch von Kai Kupferschmidt und Laura Salm-Reifferscheidt aus dem Podcast Pandemia. Denn auch Franzi und Karl waren mittlerweile in dem Podcast zu Keimen und Seuchen zu Gast – und haben sich von den beiden ausfragen lassen. Aber hört selbst.

Viele Kommentare gab es zu den Spuren in uralten Bäumen, die recht sicher auf massive Ausbrüche auf der Sonne hindeuten, von denen das letzte sogenannte Miyake-Ereignis aber bereits über tausend Jahre her ist. In einer Antwort wird erklärt, in welchen Klimazonen Bäume in ihrem Stamm überhaupt Ringe aufbauen. Karl spricht auch über kurze Ereignisse in der Geologie und wie sie manchmal genauso relevant sein können wie sehr lange.

Das Magnetfeld der Sonne sorgte für Verwirrung: Denn für sich sollte es sich über den leeren Raum derart abschwächen, dass es die Erde gar nicht nennenswert beeinflussen kann. Doch der Sonnenwind aus geladenen Teilchen erzeugt selbst ein Feld und kann das Magnetfeld der Sonne mit sich tragen.

Danach geht es des um die Methode der Radiokarbondatierung, die durch die Arbeit der Physikerin Fusa Miyake „nebenher“ verbessert wurde. Karl erzählt von dem zur Kalibration genutzten Datensatz INTCAL 13 und wie die jährlich aus Baumringen genommenen Messwerte des Radionuklids Kohlenstoff-14 nicht nur eine offensichtliche Diskrepanz von 100 Jahren beseitigte, sondern auch den systematischen Messfehler der Methode reduzierte.

Für Franzis Folge über die zweite Stufte der kosmischen Entfernungsskala gab es viel Lob. In den Kommentaren geht es um das für äußerst klein gehaltene Universum im Jahr 1912 und wieso die Kleine Magellansche Wolke für ein Objekt gehalten wurde, deren Sterne von uns alle ungefähr gleich weit entfernt sind.

Zuletzt sprechen Franzi und Karl über den besten Zeitpunkt, uns Feedback fürs Geplänkel zu schicken (spätestens eine Woche vor Veröffentlichung!) und wann in der Folge sie ideal über musikalische Tipps aus dem Metal-Genre sprechen sollten. Sie beschließen die Folge mit einigen Musiktipps.

Weiterhören bei AstroGeo

• Folge 143: Die Welt der Keime und Seuchen – Podcast-Besuch von Pandemia
• Folge 144: Kosmische Spuren in uralten Bäumen – was sind Miyake-Ereignisse?
• Folge 145: Kosmisches Lineal – wie Cepheiden zu Standardkerzen wurden

Weiterführende Links

• Pandemia x AstroGeo | Wir sind nur ein kurzer Moment
• Spektrum.de: Supernova in NGC 7331
• Unser handgepflegtes Konto im Fediverse / auf Mastodon
• Unser automatisches Konto im Fediverse / auf Mastodon (Adresse ins Suchfeld im Fediverse eingeben)
• Musikempfehlung: Cân Bardd – Une couronne de branches [Youtube / Bandcamp]

Episodenbild: CC0 Gabriel Jimenez / Unsplash – ESO/Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin