Per Aspera Ad Astra

Per Aspera Ad Astra

Hobbyastronomen haben sich den Termin des 21.12.2020 schon vor langer Zeit gemerkt. War doch an diesem Tag die sog. Große Konjunktion von Jupiter und Saturn zu beobachten. Auch wenn es mit bloßem Auge gerade noch möglich war, so ist die Nutzung eines Teleskops doch wesentlich detailreicher. So geschehen am National Astronomical Institut of Thailand (NARIT) in Chiang Mai.

„Du hast Glück“, sagt Khun Tim. „Wir haben am Nachmittag zwei freie Stunden für Teleskopzeit am großen 2.4m-Spiegelteleskop“. Das war ein Schock. Um dies zu verstehen, muss man folgendes wissen: Khun Tim ist Mitarbeiter beim NARIT. Er ist Koordinator in der Öffentlichkeitsarbeit und leitet die Nutzung des großen Forschungsteleskops auf dem Doi Intanon auf ca. 2500m Höhe.

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Dieses Teleskop wird hauptsächlich genutzt, um thailändischen Wissenschaftlern, aber auch weltweit Astronomen Beobachtungszeit zur Verfügung zu stellen, die das Teleskop für stolze Preise mieten können.

Die Aussicht, ein solches Teleskop auch einmal quasi privat nutzen zu können, ist tatsächlich überwältigend. Solche Möglichkeiten gibt es so gut wie nie.

Bei dem Treffen am frühen Morgen des 21.12.2020 eröffnet Khun Tim also jene einzigartige Chance, zwar noch bei Tageslicht vor der Dämmerung, aber immerhin noch nutzen zu können, um die größte Annäherung der beiden Gasriesen unseres Sonnensystems in den Blick zu nehmen.

Vom vor einem Jahr eröffneten Astronomiemuseum und Planetarium (Princess Sirinhorn AstroPark) in Chiang Mai sind es dann doch noch gut zwei Stunden bis auf die Höhenzüge des Doi Inthanon, wo sich gleich unterhalb des Gipfels, der ja strategisch von Militär besetzt ist, das Observatorium an den Berg schmiegt.

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Es ist bereits der vierte Besuch dort, der leider nur mit Voranmeldung und Genehmigung möglich ist (für weitere Informationen bitte wenden an: Khun Toey, +66 97-136-9995, siratchakorn@gmail.com ). „Normalerweise öffnen wir nur zweimal im Februar und März unser Observatorium für die Interessierte Öffentlichkeit, um einen Einblick in unsere Instrumente und Forschungen zu geben“.

Die Wissenschaftler freuen sich aber immer, wenn sternenbegeisterte Besucher ihnen bei der Arbeit über die Schulter schauen wollen. „Unser 2.4m-Teleskop wird vor allem genutzt, um die Spektren von sog. Veränderlichen, sowie von planetaren Nebeln, Supernovaüberresten und fernen Galaxien zu erforschen. Mithilfe einer speziellen Kamera leiten wir die Lichtsignale in einen Spektrographen. In diesem Jahr haben wir sogar ein 40m-Radioteleskop in der Nähe von Chiang Mai installieren können“, lässt Khun Tim mit strahlenden Augen wissen. Damit erweitert NARIT seinen eigenen Beobachtungshorizont hinein in den Radiowellenbereich. Quasare, Pulsare, Neutronensterne und aktive Galaxienkerne, sowie das Schwarze Loch im Zentrum unserer eigenen Milchstraße werden dann auch von Thailand aus beobachtet werden können.

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40m Radioteleskop bei Chiang Mai – (c) NARIT

Damit hat der Wissenschaftler kurz umschrieben, was man mit einem Teleskop eigentlich so macht. Obwohl die Forscher auf dem Doi Inthanon hauptsächlich im sichtbaren Frequenzbereich des Lichtes messen, ist es nicht mehr so, wie man sich das vielleicht noch landläufig vorstellt. Die professionellen Astronomen sitzen heute nicht mehr auf einem hohen Stuhl und schauen durch ein Okular in die Sterne. Heutzutage werden die elektromagnetischen Wellen von mit flüssigem Stickstoff tiefgekühlten CCD-Kameras empfangen, aufbereitet und in empfindlichen Hochpräzisionsgeräten in ihr Spektrum zerlegt. Wir kennen das alle von Prismen oder vom Regenbogen – allerdings in wesentlich verfeinerter Form.

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wissenschaftliches Spektrum unserer Sonne – (c) NARIT

Bei der Aufbereitung der Signale werden in den unterschiedlichen Frequenzbändern kleine schwarze Linien sichtbar – die sog. Frauenhoferschen Spektrallinien. Diese entstehen, wenn unterschiedliche Elemente in den Sternen verschiedene Frequenzen absorbieren, also verschlucken. Im Spektrum fehlt sozusagen ein Stück Licht. Aus den Rückschlüssen, welche Elemente sich nun in den beobachteten Objekten befinden, kann man Aussagen machen über die Zusammensetzung einer Galaxie oder eines Sterns und berechnen, wie alt jener ist und in welcher Phase seiner Entwicklung er sich befindet, bzw. welche Elemente in welcher Konzentration bei einer Supernovaexplosion entstanden sind.

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Prototyp eines von NARIT entwickelten eigenen Spektrographen

Im Laboratorium arbeiten studentische Hilfskräfte. Einer davon ist Khun Khai: „Als Kind bin ich mal im Bus an einem Observatorium vorbeigefahren, und ich wollte unbedingt wissen, was das ist. Nachdem ich das erfahren hatte, ist meine Leidenschaft zu den Sternen und dem Universum entbrannt“. In dieser Nacht ist er verantwortlich für die Steuerung des Teleskops, die Kontrolle der Wetterdaten, und die Online-Verbindungen zu den Wissenschaftlern, die von ihren eigenen Forschungsstätten aus auf das Teleskop zugreifen werden. Schnelles Internet macht´s möglich.

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Kontrollraum @NARIT

Der heute 30jährige hat bereits sein Bachalor- und Masterstudium hinter sich und beobachtet beim Weiterstudium auch sogenannte „Veränderliche“. Das sind Sterne, die ihre Helligkeit periodisch ändern. Vor allem in der Endphase eines Sternenlebens spielt dies eine große Rolle. Mithilfe dieser Beobachtungen kann man die tatsächliche Helligkeit und Größe des Sternes errechnen und Rückschlüsse auf deren Entfernung ziehen. Somit sind solche Sterne sog. „Standardkerzen“, die in der Astronomie wie interstellare Entfernungsanzeiger funktionieren. Mit deren Hilfe lässt sich die bisher noch nicht erklärbare, aber sich beschleunigende Ausdehnung des Universums erforschen.

„In meiner Masterarbeit hatte ich ein Doppelstern-System beobachtet, das wiederum um einen weiteren Hauptstern kreist. Die primäre periodische Helligkeitsveränderung war uns ziemlich schnell klar. Allerdings beobachteten wir weitere Lichtschwankungen, für die wir bisher noch keine Erklärung haben“, führt er stolz aus und verweist zugleich auf die Veröffentlichung seiner Arbeiten in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ (MNRAS 429, 256-268; 2013; MNRAS 456, 2446–2456, 2016)

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periodische Helligkeitsschwankungen eines Sterns

Jene sog. Magnitudenschwankungen dienen ebenfalls dazu, sog. Exoplaneten zu entdecken, die in anderen Sonnensystemen um ihren Heimatstern kreisen. In Verbindung mit weltraumgestützten Teleskopen (z.B. das Kepler-Teleskop), erkennt man beim Transit eines Planeten vor dem Stern die regelmäßige Ab- und Zunahme seiner Leuchtkraft. Zum einen lassen sich dann die Bahnen des Planeten bestimmen, sowie deren Masse und Umlaufgeschwindigkeit. Ziel ist es, mit immer besseren Beobachtungen festzustellen, ob sich im Spektrum des Lichtes, das dabei durch die eventuell vorhandene Atmosphäre eines solchen Exoplaneten fällt, Ozon nachweisen zu können. Dies wäre der Beweis für das Vorhandensein von Sauerstoff auf diesem Planeten – eine wesentliche bio-chemische Voraussetzung für die Entstehung von Leben.

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Am späten Nachmittag begeben sich die Studenten in die Kuppel des Observatoriums in unmittelbare Nähe zum zentralen Spiegelteleskop. Für die Tageslichtobservation von Jupiter und Saturn muss es eigens kalibriert werden. Die Karemas werden noch mit Kühlflüssigkeit nachgetank, die Kuppel geöffnet und mit dem Computer auf die richtige Stelle ausgerichtet. Hobbyastronomen ist klar, dass Tageslichtastronomie zur Königsklasse gehört. Aber bei einem Königlichen Observatorium versteht sich das wohl von selbst.

Und tatsächlich – nach einigen Justierungen erscheint vor einem blau-grauen Hintergrund der König der Planeten: Jupiter. Wer sich noch immer davon begeistern lassen kann, bekommt Tränen in die Augen. Die farblich unterschiedlichen, atmosphärischen Bänder aus Methan, Wasserstoff, Kohlendioxid und anderen Gasen werden langsam sichtbar. Selbst der Große Rote Fleck hat sich eingefunden – ein jahrhundertealtes, kompaktes und stabiles Sturmsystem.

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Etwa ein Fünftel des optischen Monddurchmessers am Himmel entfernt: sein Halbbruder Saturn. Der Hula Hoop Planet zeigt sich im ausreichenden Winkel, um die Pracht seiner Ringe erahnen zu können. Selbst sein größter Mond, Titan, stellt sich ein. Die Cassini-Teilung – eine Spalte inmitten des Ringsystems – ist gut erkennbar.

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Doch viel interessanter: Nach erneuter Kalibrierung von Teleskop und Kamera – die Aufnahme dessen, was man erst wieder in 400 Jahren beobachten werden kann: Die Große Konjunktion: Beide Planeten scheinen sich im Blickfeld ganz nahe zu kommen und stehen dicht beisammen. Als Schwarzweiß-Aufnahme und in sehr hoher Auflösung erkennt man die beiden Gasriesen bei ihrem himmlischen Rendez-vous, bevor sie auf ihren eigenen Bahnen wieder ihre Wege ziehen. Jupiter prahlt mit seinen gut sichtbaren vier Galiläischen Monden, Saturn neigt sich dem großen Bruder ehrergiebig zu. Zwar überholt Jupiter den Saturn auf seiner Umlaufbahn etwa alle 20 Jahre, doch diese scheinbare Nähe, wie sie sich dem Erdbewohner diesmal bot, lässt nun wieder sehr lange auf sich warten.

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Die röm. Zahlen bezeichnen die vier Galiläischen Monde – (c)NARIT

Besucher und Wissenschaftlerteam sind begeistert. Bevor sich aber das Riesenpaar hinter den Bäumen dem Horizont zuneigt und untergeht – noch schnell ein Blick mit eigenen Augen, die kaum mehr das optische Unterscheiden beider Planeten zulassen.

Der Rest der Nacht eröffnet trotz des leuchtendem Halbmonds einen ausgezeichneten Blick in den mit Sternen übersäten Himmel. Der prominente Orion, jener mythologische Himmlische Jäger, geht im Osten auf, die anderen Wintersternbilder gesellen sich dazu. Bei der strahlenden Sternenvielfalt fällt es sogar dem geübten Astrofreund nicht leicht, die Strukturen zu erkennen, die sich sonst nur aus den hellen Himmelskörpern ergeben. Der Stier steht schützend zwischen dem Jäger und dem Siebengestirn, den Plejaden – ein Ensemble von 7 mythischen Nymphen. Das Winter-Sechseck, bestehend aus dem hellsten Stern Sirius, gefolgt von Prokyon, Pollux, Capella, Aldebaran und Riegel im Orion, gibt dennoch Orientierung. Unsere Nachbargalaxie Andromeda leuchtet diffus und kaum erkennbar am nord-östlichen Horizont.

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Adlernebel mit den sog. “Säulen der Schöpfung” – (c)NARIT

Bei solchen Nächten schlägt das Herz des Hobby-Astronomen höher. Selbst mit eigenen, deutlich kleineren Teleskopen lassen sich die Planeten einfangen, ja sogar weit entfernte Nebel innerhalb unserer Milchstraße, wie auch andere Galaxien im unendlichen Weltraum.

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Orionnebel – 210mm Teleskop

Per Aspera Ad Astra – mit Anstrengung zu den Sternen: Wer Astronomie – auch als Hobby – betreibt, muss kälteresistent sein. Sogar mit warmer Kleidung und gut geschützt kriechen die knapp zwei Grad langsam die Beine hoch, sodass ein Heimweg durch die Nacht zwar trauriger Abschied bedeutet, aber mit ergreifenden Einblicken in den brillanten Sternenhimmel und unser eigenes Sonnensystem, in dem wir unsere galaktische und wunderbare Heimat haben.

Video zur Großen Konjunktion:

Link zum: Princess Sirinhorn Astro-Park

Link zu: NARIT

Zwei Publikationen von Khun Khai zu veränderlichen Sternen:
Eclipsing post common envelope binaries from the Catalina surveys

A-large long lived structure near the trojan L5-point in the post common envelope binary SDSS J10211744

Video über NARIT

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