Astronomiegeschichte
Die Astronomiegeschichte als Geschichte der Himmelskunde (Astronomie) ist einteilbar in die Geschichte der Entdeckungen durch antike Himmelsbeobachter (mit bloßem Auge) und die der neuzeitliche Stern- und Himmelsforscher, die von Erfindung des Fernrohres an über immer mehr Instrumente verfügten.
Ergänzend zum Hauptartikel Geschichte der Astronomie erzählt dieser Artikel die Geschichte der vielen einzelnen Entdeckungen, Ereignisse und Erfindungen bei der Erforschung des Himmels und seiner Gestirne chronologisch. Den Steinchen eines Puzzles gleich hat sich aus den unzähligen Einzelentdeckungen, -erfindungen und -fakten das jeweilige Weltbild der Astronomie bis heute entwickelt. Diese Entwicklung kann hier anhand der vielen Links zu Einzelatrtikeln und –entdeckungen verfolgt werden.
Antike Himmelsbeobachtung und Himmelskunde
Niemand kann sagen, wann die Urmenschen begannen, sich Gedanken zu machen über die leuchtenden Punkte am Himmel, die wir Fix-, Schweif- und Wandelsterne nennen. War es vor einer Millionen Jahren der Australopithecus (Größe um 1,25m, Gewicht um 33kg), war es zur Zeit des ersten Werkzeuggebrauchs (Süd- und Ostafrika: zerbrochene Tierknochen und Kiefer) oder war es ab 500.000 v. Chr. (erster Gebrauch des Feuers durch Homo erectus pekinensis/“Peking-Mensch“, er hinterließ große Aschehaufen)? Die erste gesicherte Beobachtung einer Mondfinsternis dürfte indes in das Jahr 3379 v.Chr. fallen (am 15.2. heutigen Datums, Maya, Mittelamerika). Neben den Maya beobachteten auch die Ägypter und Mesopotamier (Babylonier) den Himmel und beteten Astralgottheiten an. In das Jahr 763 v.Chr. fällt die erste sicher datierbare Beobachtung einer Sonnenfinsternis (15.6., Babylonier). Die antiken Astronomen konnten die Bewegungen der Wandelsterne (Planeten) und das Eintreten von Finsternissen (Saros-Zyklus) berechnen und voraussagen, und später waren es die griechischen Naturphilosophen, denen als ersten klar wurde, dass wir auf einem wohl kugelförmigen, um die Sonne kreisenden Körper leben – der Erde (384-322 v. Chr.: Erste Vermutungen einer kreisförmigen Erde aufgrund kreisförmiger Erdschatten bei Mondfinsternissen; um 320 v.Chr. durch Aristarch von Samos, 310-250 v.Chr.: Erstes heliozentrisches Weltbild; um 200 v.Chr. durch Eratosthenes von Alexandria: Erste annähernd richtige Berechnung des Erdumfanges (über Winkel von Schatten an diversen Orten).
Um 150 v.Chr. erstellten Hipparchos von Nikaia (Nizäa) und Archimedes von Syracus erste Sternkataloge (1000 Sterne) und entdeckten die Präzessionsbewegung der Erde (über den Polarstern); das Genie Archimedes entdeckt zudem z.B. die Hebelgesetze und schrieb ein erstes Lehrbuch der Mechanik, wurde aber um 212 ermordet.
Als 60 nach Chr. von Plinius senior ein erstes Buch über die Geschichte der (Natur-)Wissenschaften erschien (weitere Geschichtsschreiber jener Zeit: Flavius Josephus, Tacitus), da fand auch die Himmelskunde (Astronomie) Eingang in sein Werk (im Unterschied zur Sterndeuterei = Astrologie).
787 n. Chr. unter Karl dem Großen wurde die Astronomie zum Schulfach: Der Kaiser erließ die Verpflichtung zur Errichtung von Schulen in allen Domklöstern, die das „Trivium“ lehren (das „Triviale“: Grammatik, Rhetorik, Dialektik) sowie das „Quadrivium“ (Astronomie, Geometrie, Arithmetik und Musik).
Mittelalter und beginnende Neuzeit
Aus dem Mittelalter sind uns zwei besonders spektakuläre Ereignisse überliefert, die die Menschen zum Nachdenken über die Gestirne angeregt haben müssen: 1054 n.-Chr. beobachteten Chinesen und Mittelamerikaner (Anasazi) einen neuen Sternes im Sternbild Stier („Supernova“), der wochenlang auch tagsüber sichtbar bleibt (im M1-Krebsnebel), 1178, am 25.6., der Mönch Gervasius von Canterbury eine Leuchterscheinung an der Mondsichel (Meteoraufprall, Entstehung des Kraters Giordano Bruno?).
Gegen Ende des Mittelalters gelang 1427 Regiomontanus die Erstmessung des Winkeldurchmessers eines Kometen (etwa in der Zeit, in der um 1479 die Errichtung des „Sonnensteins“ im Atztekenreich vorgenommen wurde (Sonnenkalender und –kult). In der Renaissance, dem Aufkeimen der Neuzeit, war ein erstes wichtiges Datum der 2.Mai 1519, als Leonardo da Vinci starb, der den Fallschirm erfand, Gliederketten, erste Flugzeugmodelle und der erstmals aus wissenschaftlichem Interesse Leichen sezierte: Der Mensch schickte sich an, sich vom Erdboden zu erheben und seinen Heimatplaneten zu umrunden. 1519-1522 gelang Fernão de Magalhães (Magellan) die Erstumsegelung der Erde – die Entdeckung der Magellanstraße, der Philippinen und der Magellanschen Wolke am Südhimmel (sowie der Datumsgrenze).
Eine neue Epoche der Astronomie leitete Nikolaus Kopernikus ein. Er bewies Mai 1543 in seinem Buch „De revolutionibus orbium coelestium“ mathematisch aus Planetenbewegungen die Vermutung der antiken griechischen Astronomen, dass sich die Erde um die Sonne dreht (Erster Beweis des heliozentrischen Weltbildes für unser Sonnensystem).
Um 1572 vermaß Tycho Brahe erstmals Kometenbahnen und berechnet hieraus deren Entfernung (1577) – die großen „astronomischen“ Distanzen wurden greifbar. Tycho beobachtet zudem 5 Jahre zuvor eine Supernova sowie die Marsbahn, und nachdem 1603 Bayer den ersten neuzeitlichen Sternkatalog („Uranometria“) veröffentlicht hatte, beschrieb 1609 Johannes Kepler in seinem Buch „Astronomia“ das nach ihm benannte 1.+2. Keplersche Gesetz der Planetenbewegungen um die Sonne genauer (seine zuvor erschienenen Bücher „Mysterium cosmographicum“ 1596 und 1604 „Harmonioum mundi“ über Grundgesetze der Optik mögen als Wegbereiter seiner „Astronomia“ gelten). Somit war gesichert, dass wir uns auf einem kleinen, die Sonne umrundenden Himmelskörper befinden – das geozentrische Weltbild war endgültig widerlegt.
Frühneuzeitlich instrumentelle Himmelsbeobachtung: Vom Fernrohr bis zur Spektralanalyse
Zu Beginn des 17. Jahrhunderts zog die Möglichkeit in der Astronomie ein, Himmelskörper mit Hilfe neu entdeckter, optischer Instrumente zu beobachten. Lippershey baute 1608 das erste Fernrohr (in Holland), Galilei 1609 fast gleichzeitig in Italien (ebenfalls eine Art verbessertes Opernglas), und schon 1610 erschien sein Buch „Nuntius sidereus“, in dem er von seinen Neuentdeckungen per Fernrohr berichtete. 1632 erschien zudem sein „Dialog über Weltsysteme“, jedoch musste er am 22.6.1633 vom heliozentrischen Weltbild abschwören und starb 8.1.1642. Auch Kepler drängte es auf die Erforschung des Himmels mit dem neu entdeckten Fernrohr: 1611 verbesserte er das in Holland erfundene Instrument, entdeckte begeistert Jupitermonde, Mondkrater, Venusphasen, Sonnenflecken und formulierte 1619 das 3. Keplersche Gesetz, während der Astronom S. Marius 1612/S. den Andromedanebel entdeckte, unsere Nachbargalaxie. Vier Jahre, nachdem 1651 C. B. Riccioli die erste Mondkarte veröffentlichte, gelang 1655/56 Christian Huygens und Giovanni Domenico Cassini die Entdeckung der Saturnringe, des Mondes Titan und des Orionnebels (Huygens, veröffentlicht 1659 in „Systema Saturnium“) und G.D. Cassini fand 4 weitere Saturnmonde – es war, als ob der Himmel sich ein Stück weiter öffnete.
Die Entwicklung schritt voran – ein weiteres, neues und grundlegendes Instrument wurde erfunden: 1668 kam Isaac Newton auf die Idee, das Licht mit Spiegeln statt mit Linsen aus Glas zu bündeln – die Erfindung des Spiegelteleskops. Auch gelang ihm 1669 die Entdeckung der Massenanziehung (Gravitation) und erste Theorie zur Erklärung des Phänomens „Licht“ als Teilchenstrahlung, so dass das Verständnis des Kosmos langsam auf eine neue Basis gestellt wurde. 1676 erfolgte durch Olaf Römer die erste Berechnung der Lichtgeschwindigkeit über Verzögerung der Jupitermondverfinsterungen in Abhängigkeit von deren Erdabstand – fast 300.000 km sollte es pro Sekunde zurücklegen – eine ungeheure Vorstellung damals. Der heutige Wert lautet c = 299792,45 km/s – die erste irdische Messung gelang erst 1840, H.Fizeau.
1682 wurden für Edmund Halley auch die „Schweifsterne“ näher berechenbar: Die erste gelungene Kometenvoraussage (für 1758/79) nach Entdeckung der Identität der Kometen von 1456, 1531 und 1607; entdeckt 25.12.1758 und Wiederkehr 1835, 1910, 1986 ...). In dieser Zeit (1683-1686) fanden N. Fatio das Zodiakallicht und J.D. Cassini 1671 die Saturnomonde Japetus, 1672 Rhea, 1684 Tethys und Dione.
Mit Sir Isaac Newton und seiner Begründung der Prinzipien der Mechanik und der Gravitation beginnt die Zeit der modernen Physik: Newton veröffentlichte 1687 in „Philosophia principia naturalis mathematica“ den von ihm entdeckten Trägheitssatz, die Beschleunigungsgleichung F = m x A , den Wechselwirkungssatz, die Unabhängigkeitssätze zur Überlagerung von Kräften und Bewegungen (Newtonsche Axiome) und mehrere himmelsmechanische Schwerkraftgesetze, so dass die Himmelmechanik, die Lehre von der Bewegung der Himmelskörper, verstehbar wurde. So kam es denn auch 1718 durch Sir E. Halley zur Entdeckung der Eigenbewegung naher Fixsterne – so fixiert also wie es schien sind auch die Fixsterne nicht. Und 1755 entwarf denn auch Immanuel Kant erste Theorien über eine rein aus mechanischen Vorgängen resultierende Entstehung unseres Sonnensystems. Drei Jahre, nachdem 1766 Henry Cavendish (er lebte 1731-1810) in der Chemie die Entdeckung der „brennbaren Luft“ (Wasserstoff als Element) gelang, die man später in der Raumfahrt als Raketentreibstoff nutzte, nahm 1769 (auf Tahiti, am 3.6.) James Cook die erste direkte Entfernungsbestimmung Erde-Venus-Sonne (Venuspassage, Venustransit), überquerte 1772-1775 erstmals den südl. Polarkreis und entdeckte Hawaii, Ostaustralien und Neuseeland als Doppelinsel, so dass die Dimension unseres Sonnensystems nach innen (zur Sonne hin) wie auch nach außen hin immer deutlicher bestimmbar wurde. Als am 13.1.1781 W. Herschel die Entdeckung des ersten nicht für das Auge sichtbaren Planeten (Uranus) sowie 1787 der Uranusmonde Titania und Oberon gelungen war, entdeckte er 1783 auch die Eigenbewegung der Sonne in Richtung auf die Sternbilder Hercules und Leier (1967 radioastronomisch nachgewiesen), und somit war unsere Sonne endgültig einer von vielen Sternen, die sich in unserer Milchstraße bewegen.
Astronomische Entdeckungen in der Zeit beginnender Luftfahrt
Der Mensch indes schickte sich an, auf seinem Planeten mobil zu werden und sich eines Tages in die Luft und das Weltall erheben zu können: 1783, am 5.6. starteten die Gebrüder Montgolfier den ersten Heißluftballon (unbemannt, und am 9.9. als ersten Flug mit Lebewesen: Huhn, Schaf und Ente – über 2 km in 8 min). Am 15. Oktober desselben Jahres dann war es soweit: Jean François Pilâtre de Rozier läutete als erster Ballonfahrer den Beginn der Luftfahrt ein, sein zweiter bemannter Flug; am 21.11.1783, ging dann bereits in 25 min über 12 km.
Mit Beginn des 19. Jahrhunderts wurden aber auch weitere, astronomisch bedeutende Entdeckungen gemeldet: 1798 führten H.W. Brandes und J.F. Benzenberg den ersten Beweis für die ausserirdische Herkunft von Meteoren (Beobachtung von 2 verschiedenen Orten aus), 1800 Herschel den ersten Nachweis echter, physischer Doppelsterne und am 1.1. Giuseppe Piazzi den ersten Nachweis eines Planetoiden (Kleinplanet, Asteroid): Ceres (Weitere Planetoidenentdeckungen: 1802 Pallas durch Olbers, 1804 Juno durch Harding, 1807 Vesta durch Olbers, 1845 Astraea durch Henckle usw.; insgesamt bis heute über 20.000).
Auch in den „Nachbarwissenschaften“ der Astronomie ging es nun sprunghaft voran: 1801 entdeckte Johann Wilhelm Ritter (gest. 23.1.1810), dass es solare UV-Strahlung gibt, und 1803 begründete John Dalton (1766-1844) die chemischen Atomtheorie (Beginn der modernen Chemie): Dalton formulierte das Gesetz der multiplen Proportionen, definierte den Element- und Atombegriff neu, entdeckte Farbblindheit und Wetterphänomene, unterschiedliche Stickoxide, eine neue Familie von Moosen (die Daltoniaceae), das Gesetz der Partialdrücke in Gasgemischen und erstellte eine erste Atomgewichtstabelle (erstes Ordnungsschema und Symbole für Elemente; 1808 Veröffentlichung der Atomhypothese in: „A New System of Chemical Philosophy“). Auch Amadeo Avogadro half 1811 von der Chemie her, Sterne als Kugeln aus Gas näher zu verstehen (Seine Molekulartheorie über ein ideales Gasvolumen von 22,48 L/mol; bald auch erste Berechnung der Anzahl der Moleküle pro Gasvolumen: 6,023 x 1023 Teilchen pro Mol); und 1815 wurden erste Vermutungen Prousts bekannt, dass alle Atomgewichte ein Vielfaches des Wasserstoffatoms darstellen. J. Fraunhofer entdeckte 1814 die feinen, nach ihm benannten Spektrallinien im Sonnenlicht, und Austin J. Fresnel führte 1822 den Beweis für die Wellennatur des Lichtes, das uns von den Gestirnen erreicht (über den Nachweis der Interferenz).
Von der Natur des Lichtes und der Gase wurde der Blick der Astronomen bald wieder auf Entfernungsmessungen und auch auf Kräfte und Energien gelenkt: Da ein unendlich großes All unendlich viel Sternenlicht produziert, müsste der Nachthimmel dann unendlich hell strahlen, folgerte 1823 W. Olbers – was als erste Theorie über die Endlichkeit des Universums gelten mag („Olberssches Paradoxon“). W. Struve und F.W. Bessel nahmen 1837/38 erste trigonometrische Berechnungen der Entfernung von Fixsternen vor, indem sie bei Wega von einer Jahresparallaxe von 0,124“ ausgingen (so dass sie auf über 2 AE kamen) und bei 61 Cygni von 0,292“. Christian Doppler hatte 1841 zudem den nach ihm benannten Dopplereffekt bei Schallwellen entdeckt, dessen Anwendung auf das Licht und seine Spektren später die Entfernungsbestimmung fernster Galaxien bis hin zur Messung von Radialgeschwindigkeitsschwankungen vieler hundert Sterne führen sollte, so dass bei Letzteren unsichtbare Begleiter wie Braune Zwerge und Exoplaneten gefolgert werden konnten.
Am 23.9. 1846 gelangen Leverrier und Galle die Entdeckung des Planeten Neptun und in den folgenden Jahren auch zahlreiche Neuentdeckungen von Kleinplaneten, Planetenmonden und Kometen. 1851 führte Foucault mit seinem „Foucaultscher Pendelversuch“ den neben der Corioliskraft zweiten direkten Beweis für die Erdrotation (1852 Entdeckung des Zusammenhanges von Erdmagnetstürmen und Sonnenaktivität, R.Wolf) und 1859 publizierte Charles Darwin sein Werk „Über die Entstehung der Arten“ und hierin seine 1831-’36 auf einer Weltumseglung gewonnenen Erkenntnisse über Evolution und Selektion im Pflanzen- und Tierreich (inkl. der These, Affe und Mensch haben gemeinsame Vorfahren). Neben der „Botschaft“ der Fossilien wurde jedoch nun auch die des Lichtes der Sterne lesbar: 1859 entdeckten R. W. Bunsen und G. R. Kirchhoff die Methode der Spektralanalyse / Spektroskopie: Der Nachweis bestimmter Atome bzw. Salze durch Flammenfärbung und später auch im Sonnenspektrum mit seinen Fraunhoferschen Linien wurde möglich – und 1860 wurden so Rubidium und Cäsium entdeckt, 1861 Thallium, 1863 Indium und 1868 im Sonnenspektrum das Element Helium (schon 1865 wurden die 1814 entdeckten Fraunhoferschen Linien im Sonnenspektrum als Nachweis der Elemente H, Na, Mg und Fe auf der Sonne erkannt): Der „Stoff der Sterne“ wurde somit chemisch analysierbar. Diese Entdeckung kann sicherlich als der Beginn einer neuen Epoche der Astronomiegeschichte gewertet werden.
Spätneuzeitliche Astronomie: Das 19. und 20. Jahrhundert
Als Philipp Reis das Telefon erfand und somit das Zeitalter der „Telekommunikation“ einläutete, fand Friedrich Wilhelm Bessel 1862 mit Hilfe alter Berechnungen von 1844 einen Begleitstern des Hundssternes auf (Sirius B), der sich später als ein Zwergstern von unbegreiflich hoher Dichte entpuppte.
1877 wurden neue Entdeckungen vom Mars gemeldet: Asaph Hall fand dort zwei winzige Monde, Schiaparelli die scheinbaren „Marskanäle“ - erste Spekulationen über „Marsmenschen“ waren die Folge: War das All doch bewohnbar? Und waren seine Kometen immer nur unerreichbar fern? 1880 wurde diese Frage von Benjamin Apthorp Gould verneint – er fand einen ersten Kometen, dessen Bahn an die Sonnenkorona herankommt (Komet Gould, Perihel nur 0,00549 AE). Doch auch Planeten schienen plötzlich zu uns zu kommen: 1898 meldete Witt die Entdeckung des Kleinplaneten Nr. 433 „Eros“, er nähert sich der Erde 1900 bis auf nur 22 Mio. km = 0,15 AE (Durchmesser nur 18 km)!
Um 1900 gab es dann wieder in Physik und Technik für die spätere Astronomie bedeutsame Anstöße: die Quantentheorie und der Beginn der Luftschiffahrt auch ohne „Montgolfièren (Heißluftballone). Max Planck gelang die Erstberechnung des Wirkungsquantums h, mit dem sich der Energiegehalt aus der Wellenlänge bzw. Frequenz von elektromagnetischer Strahlung berechnen lassen (Formel: E = h x ), und ebenfalls 1900, am 2.7., gelang Ferdinand Graf von Zeppelin der Erstflug eines Luftschiffes (40 0m Höhe); 1908 auch eine erste Alpenüberquerung im Gasballon. Die Astronomen unterdessen schafften 1901 erste Spektralklassifikation von Sternen und erste Messung der Dopplerverschiebungen von Doppelsternen (Messung von Umlaufgeschwindigkeiten durch Annie Jump Cannon, und Edward Charles Pickering). 1904 fanden Hartmann erste Hinweise auf die Existenz interstellarer Materie (Spektrallinien von Kalzium, H- und K-Linie, und Natrium, D-Linie); Perrine den Jupitermond VI Himalia (und 1905 Jupitermond VII Elara) und Wolf 1906 den ersten Trojaner (Achilles, auf L4). Die Spektralanalyse hingegen ermöglichte es in dieser Zeit, erstmals den „Lebenslauf“ von Fixsternen nachzuzeichnen (1907 Ejnar Hertzsprung’s Arbeit über die Spektralklassifikation und „Lebensdauer“ der Fixsterne; 1913 führte das Henry Norris Russell zu seiner Theorie über den „Lebenslauf“ der Sterne – als Hertzsprung-Russell-Diagramm, HRD bekannt – nach Entdeckung der Perioden-Helligkeits-Beziehung bei den Cepheiden der magellanschen Wolke (1912, durch H. Leavitt).
Am 30. Juni 1908 erfolgte der gigantischer Einschlag des Tunguska-Meteoriten (40km2 verwüstet), und 1920 die Auffindung des schwersten Eisenmeteoriten aller Zeiten (SW-Afrika, 60t, 3 x 2,8 x 1,2 m). Diesen nach astronomischen Maßstäben heimischen Ereignissen steht zu Beginn der zwanziger Jahre des 20. Jahrhunderts die aufkeimende Ahnung dvon gegenüber, dass unsere Milchstraße nur eine von Milliarden von Galaxien ist: 1923/24 gelang u.a. E. Hubble der erste Nachweis von Einzelsternen im Andromedanebel M 31 (Cepheiden) und – und somit der Nachweis, dass Galaxien aus Sternen bestehen. Die Entfernung von M31 wurde zwar noch krass unterschätzt, doch Hubble begann daraufhin die morphologische Klassifikationen der Galaxien (nach der Spiral-Struktur). 1929 entdeckte er dabei über den Zusammenhang von Dopplereffekt, spektraler Rotverschiebung (relativistische Fluchtgeschwindigkeit) und die Entfernung der Galaxien, dass sich das gesamte Weltall ausdehnt– eine Entdeckung von großer Bedeutung für die Kosmologie und unser Bild vom Anfang von Zeit und Raum (siehe „Hubble-Konstante“, Urknall-Theorie vom „big bang“; 1935 gelangen E. Hubble erste Rückschlüsse auf das Alter des Weltalls (Schätzungen auf 10-20 Milliarden Jahren über die Hubblekonstante H = ca. 60 km/s pro Mpc)
Auch im Hinblick auf das Allerkleinste, aus dem sich Strahlung und Materie im Kosmos aufbauen, wurden in diesenm Jahren bedeutsame Fortschritte im Verständnis des Kosmos gemacht. Es war 1924, als de Broglie – und mit ihm auch Schrödinger, Heisenberg u.a. – den Welle-Teilchen-Dualismus entdeckten (Wellenlänge = Wirkungsquantum h / Impulsbetrag p , experimentell erst 1927 von Davisson und Germer an Elektronenstrahlen bestätigt); auf dieser Grundlage entwickelten sich alsbald Schrödingers Wellenmechanik, Heisenbergs Matrizenrechnung, seine Unschärferelation (Ort und Impuls nie gleichzeitig genau festlegbar) und das wellenmechanische Atommodell, das nun das Bohr’sche Atommodell vom Atom als „Planetensystem“ aus Atomkern und Elektronenbahnen ersetzte (1925 entwickelte Pauli diesbezüglich das „Pauli-Prinzip“ zur Deutung des Periodensystems über Elektronenzustände im Atom, 1932 gelangen Chadwick und Anderson die Entdeckung des Neutrons (Chadwick stellte es aus der Reaktion von Berylliumatomkernen mit Alphastrahlung aus Heliumatomkernen dar, Anderson gelang der Nachweis des Positrons (als Antielektron, e+).
1930, am 18.2., fand Clyde Tombaugh auf einer Fotoplatte Pluto, Lyot sagte im gleichen Jahr über Polarisationsmessung die körnige Mikrostruktur der Mondoberfläche voraus. Im Jahr darauf, 1931, fand K. Jansky die Radioquelle „Sagittarius A“ – das Milchstraßenzentrum mußte somit ein gigantisches Schwarzes Loch aufweisen, wohl von noch höherer Dichte als die Materie der Neutronen? In den Folgejahren, als 1932 Wolfgang von Gronau eine Erstumrundung der Erde im Flugzeug gelang (mit Pausen) und 1933 (am 2.10.) eine Rekordhöhe des bemannten Ballons „USSR“ auf 18400 m erreicht wurde (30.1.1934: 20600m / -77°C), entwickelten dann 1933 auch Walter Baade und Fritz Zwicky ihre Theorien über den Übergang von Supernovae in Neutronensterne: die Materiedichte dort musste hierin der der Atomkerne entsprechen! Was aber ging in Sternen vor, bevor diese zu solchen Neutronensternen kollabierten? Die Antwort auf diese Frage gelang 1938 Hans Bethe und Carl Friedrich von Weizsäcker, die die Wasserstoff-Fusion zu Helium im C-N-Cyclus entdeckten (stellarer Fusionsprozess, Bethe-Weizsäcker-Zyklus; im gleichen Jahr, in dem Nicholson den 10.+11. Jupitermond (Lysithea + Carme) fand). Somit war es also möglich, dass Sterne durch Wasserstoff-Fusion aufleuchten und brennen, bis dass ihr Wasserstoffvorrat thermonuklear ausgebrannt ist. Danach kommt es zum „Helium-Flash“, in dessen Folge Helium zu schwereren Elementen fusioniert wird. Die Frage jedoch blieb, ob bei noch massereicheren Riesensternen der gleiche Bethe-Weizsäcker-Zyklus abläuft. Was bleibt am Ende zurück, wenn ein ausgebrannter Riesenstern kollabiert? Erst 1965 fanden Kippenhahn, Thomas, Weigert u.a. Astronomen und Kernphysiker die Lösung: Die Fusion von Wasserstoff und Helium im Riesenstern kann auch nebeneinander ablaufen (ab ca.3 Sonnernmassen). Das Endstadium dieser Prozesse ist dann ein Schwarzes Loch.
Ein erster Radarkontakt zu einem Himmelskörper gelang schon 1946, am 10.1. (1. Radarecho vom Mond, Weglänge 2,4 Sekunden), und 1951 folgte die Entdeckung der kosmischen 21cm-Radiostrahlung (vom interstellaren Wasserstoff) und später der 2,6mm-Strahlung (vom Kohlenmonoxid) und 1956 die Entdeckung der 3K-Hintergrundstrahlung („Echo des Urknalls“, ebenfalls 1956 Erstempfang von Radiostrahlung elektrischer Entladungen aus der Venusatmosphäre)– die Radioastronomie wurde damals also fast gleichzeitig mit der Fernseh- und der Kernenergietechnik entwickelt (1951, am 7.7.: Erstausstrahlung eines Farbfernsehprogramms, 1952, am 16.11. in den USA: Erste Wasserstoff-/Fusionsbombe (H-Bombe), zugleich Entwicklung „Schneller Brüter“ (238U aus 235U + Pu, ab 4.6.1953. Am 1.3.1954 zündeten die USA dann im Eniwetok-Atoll eine H-Bombe mit der 600fachen Kraft der Hiroshimabombe...): Der Mensch hatte den Kernfusionsprozess vom Inneren der Sterne auf die Erde geholt. Kontrollierbar geschah das erstmals am 24.1. 1958 in den USA: Die erste kontrollierte Kernfusion (bei 100 Mio. °C) weckte theoretisch die Hoffnung, neue, bislang stellare Energiequellen anzapfen zu können.
Die „Moderne“: Astronomie im Zeitalter der Raumfahrt
Ende der Fünfziger Jahre wurde der Weltraum – Forschungsgegenstand der Astronomen – erreichbar: Am 4.10. 1957 startete die Sowjetunion jenen ersten künstlichen Weltraumsatellit, mit dem die Raumfahrt begann („Sputnik I“: 83,6 kg und 24.500 km/h), und von da an begann der Griff zu Monden und Planeten (in Stichworten, chronologisch: 1959, 13.9.: Erste Mondlandung (Crash von Lunik II); 1959, 6.10.: Erste Fotos der Mondrückseite (Lunik III); 1966, 3.2.: Erste weiche Landung auf einem Himmelskörper, (UdSSR, Luna IX); am 1.3. erste harte Venuslandung (Venus III), am 16.5.1969 erste weiche Venuslandung (Venus V), 1969, am 20./21.7.: Neil Armstrong, Edwin Aldrin, Michael Collins - erste bemannte Landung auf einem fremden Himmelskörper (Mond), Ausstieg: 21.7. 3.56h MEZ, Mare Tranquillitatis; weitere Landungen folgen bis Apollo XVII am 11.12.1972; 1971, November: UdSSR, Mars III gelingt die erste harte Marslandung (27.11.); und 1972, am 25.2.: USA, Start der ersten Raumsonde in das äußere Sonnensystem (Pioneer X) , zu Jupiter und Saturn), am 3.3.1972 folgt Pioneer XI. Pioneer X erreichte im Dezember 1973 den Riesenplaneten Jupiter, Entdeckung eines Staubringes und von Ios Vulkanismus, erste Jupiterfotos; Pioneer X+XI verließen schließlich als erste von Menschen gemachte Objekte um 1998 unser Sonnensystem.).
Und in der Astronomie? Hier erregten J. Bell und A. Hewish 1967 Aufsehen mit der Erstentdeckung eines Pulsars (schnell rotierender Neutronenstern). Die Radioastronomie gewann somit Aufschwung und großes Intzeresse (1971, am 12.5.: In Effelsberg, Eifel, geht das erste deutsche Radioteleskop in Betrieb). Doch auch in der optischen Astronomie wurde interessiert und umfassend weitergeforscht: 1973 nahm Allen eine systematische Himmelsdurchmusterung vor, pro Quadratgrad wurden bis hinab zur Helligkeit von nur +20m) 31600 Sterne und 500 Galaxien registriert, also 1,3 Milliarden Sterne und 20 Millionen. Galaxien (mit je ca. 200 Milliarden Sternen). Derweil entwarf 1974 Steven Hawking seine Theorie der Emission virtueller Teilchen aus Schwarzen Löchern (Im gleichen Jahr, am 29.3., erreichte mit Mariner X, mit Hilfe der Swingby-Technik (Venuspassage 5.2.1974) erstmals eine Sonde den innersten Planeten Merkur (weitere Merkurpassagen 21.9.1974, 16.3.1975 usw. – alle 176 Tage).
Viele weitere Aktivitäten in Astronomie und Raumfahrt verfolgten ab Mitte der 70er Jahre nur noch die eine Frage: Gibt es da draußen bewohnbare oder gar bewohnte Welten? Und wenn ja: Wo? Ein erster aktiver Versuch zur Kontaktaufnahme mit außerirdischen Zivilisationen wurde am 16.11. 1974 unternommen (Aussendung eines 1,679 kB-Radiosignals zum Kugelsternhaufen M13; Signalankunft dort: Etwa im Jahre 27000 n. Chr. ...). Zwei Jahre später (1976) gelang J. Trümper die Entdeckung eines stellaren Supermagnetfeldes (über 58keV-Strahlung der gyrierenden Elektronen bei HZ Herculis: 5 x 1012 Gauß – Erdmagnetfeld an der Oberfläche: ca. 0,5 Gauß!) und C. Kowal fand 1977 den ersten Kentauren Chiron (ferner Planetoid, Durchnmesser 200-600km, Bahnradius 8,5-18,9 AE) – in dem Jahr, in dem auch das äußere Sonnensystem in das Interesse der Raumfahrt rückte:
Am 5.9. 1977 startete die NASA Voyager I, die erste Jupitersonde, der eine Jupiterpassage nach 675 Mio. km Reise am 5.3.1979 gelang, die Saturnpassage folgte im November 1980. Am 20.8. 1978 stzartete dann mit Voyager II die erfolgreichste Swingby-Raumsonde aller Zeiten in das äußere Sonnensystem (Missionsdaten: Jupiterpassage 9.7.1979, Saturnpassage, Uranusvorbeiflug Januar 1986, Neptunpassage 1989), und noch als sie auf die Reise ging, meldete J. Christy die Entdeckung des Plutomondes Charon. 1977/78 entdeckte man auch erstmals organischer Moleküle in den Fernen des Weltalls (der interstellaren Materie: z.B. Essigsäure, Methylcyan, Aminomethan, Wasser, Ethanol usw./ radioastronomischer Hinweis auf eine mögliche chemische Evolution!?), und die unbemannte Raumfahrt stieß an die Grenzen unseres Sonnensystems (1979/1980 mit Pioneer XI, Voyager II: Entdeckung zahlreicher Jupiter- und Saturnmonde, Erstfotografie und -durchflug des Saturnringes, 1984, Pioneer X: Erste Plutobahn-Passage einer Raumsonde (Gestartet 1972, Bahnpassage genauer: 25.4.1983?).
Mit der Entdeckung eines ersten nichtstellaren Himmelskörpers außerhalb unseres Planetensystems machte die Astronomie eine sprunghafte Entwicklung in Sachen Exoplaneten-Suche durch: Am 12.12.1984 meldeten Mc Carthy u.a. die Erstentdeckung eines nichtstellaren Himmelskörpers außerhalb des Sonnensystems, IR-astronomisch: Er entpuppte sich als ein „Brauner Zwerg“ bei Stern Van Briesbroeck 8 (Entfernung 21 Lichtjahre, ca. 30-80 Jupitermassen). Die Sonde ISEE-3 flog kurz darauf (1985, 11.9.) erstmals durch einen Kometenschweif (mit Gasanalyse: Sonde ISEE-3 bei Giacobini-Zinner), und in der Stellar-Astronomie als die Sensation der 80er Jahre gilt die Supernova von 1987 (24.2.: Erstregistrierung und –fotografie eines Supernova-Ausbruchs (in der Großen Magellanschen Wolke LMC), deren Neutrinos die Erde noch vor den ersten optisch wahrnehmbaren Signalen erreichten. Die Instrumente, die den Astronomen zur Verfügung standen, wurden immer besser, genauer, auch komplizierter – aber mit Beginn der 90er Jahre war es erstmals möglich, optische Beobachtungen von außerhalb der störenden Atmosphäre vorzunehmen: Am 24. April 1990, 24.4., meldete die NASA stolz den Start des Weltraum-Teleskopes Hubble mit dem Space-Shuttle Discovery. Das neue Beobachtungsgerät ermöglichte – frei von Störungen durch die Erdatmosphäre – in den Folgejahren Himmelsaufnahmen von neuer, großartiger Tiefenschärfe und Auflösung. Am 6.8. 1993 kam es so zur Entdeckung von Stickstoffeis auf Pluto (statt des zuvor vermuteten Methaneises). Am 27.12.1999 wurde eine Reparatur des Weltraumteleskopes Hubble erforderlich – es half so u.a. weiterhin bei der Entdeckung und Erstfotografie von Braunen Zwergen und gigantischen „Superplaneten“ außerhalb unseres Sonnensystems.
Auch Sonden erforschten unser Sonnensystem weiter: „Galileo“ erreichte am 28.8. den Planetoiden Ida und war am 29.10.1991 bei Gaspra, „Ulysses“ am 13.9.1994 über dem Sonnensüdpol und die Galileo-Landekapsel am 7.12.1995 sogar in Jupiteratmosphäre: Erstmals konnte die Gashülle eines Gasriesen spektroskopisch untersucht werden. Am 22.7.1995 wurde ein Besucher entdeckt: Alan Hale und Thomas Bopp veröffentlichten die Entdeckung des Kometen Hale-Bopp nahe der Jupiterbahn; der Komet erreichte im März 1997 eine scheinbare Helligkeit von –1m (Er wurde 130 mal heller als der Halleysche Komet!), und „Besuch“ in anderer Form wurde 1996 vermutet, als die Entdeckung von Hinweisen auf außerirdisches Leben in einem vom Mars stammenden Antarktis-Meteoriten gemeldet wurde (Alter 3,6 Mrd. Jahre, noch umstritten).
Für die Kosmologie und ihre Theorien vom Urzustand der Materie (bzw. des Welle-Teilchen-Dualismus derselben) bedeutsam waren zwei Entdeckungen des Jahres 1998: Aus Konstanz wurde die Herstellung eines ersten Bose-Einstein-Kondensates gemeldet: Atome in Rubidiumgas, auf ein Hundertmilliardstel Kelvin abgekühlt, zeigen Welleneigenschaften, ihre quantenphysikalische Wellenlänge übersteigt dabei die Atomkerndurchmesser, und im Forschungszentrum Jülich hatte man erste „Quantentöpfe“ synthetisiert: Sind dies mögliche Transistorbauelemente, in die jeweils nur einzelne Elektronen passt (Durchmesser: 500 nm), können quantenphysikalische Erscheinungen bei Chip-Verkleinerungen in atomare Bereiche die Elektronik ersetzen?
Es wird weiter geforscht, auch im 21. Jahrhundert – an den Bausteinen der Materie des Kosmos ebenso wie an seinen Objekten in den Fernen des Weltraums. Eine vollständige, chronologische Auflistung aller neuen, bedeutsamen Entdeckungen auch nach dem Jahr 2000 wird kaum möglich sein: Die Verdopplungsrate des menschlichen Wissens in Naturwissenschaft und Technik sank zum Jahrtausendwechsel auf etwa alle 3,65 Jahre. Hiervon profitiert natürlich auch die Astronomie – nicht nur in Form der Entdeckung vieler –zig neuer Exoplaneten im Orbit um fremde Sonnen. Es lohnt sich, die jeweils neusten Meldungen über die Medien wie auch in Wikipedia weiter zu verfolgen.
Literatur
- Heinz Haber: „Der Stoff der chöpfung“, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbek bei Hamburg 1968, ISBN 3499166259
- Joachim Herrmann: „dtv-Atlas Astronomie“, Deutscher Taschenbuch Verlag München, 1998 in 13. Auflage, ISBN 3423030062
- Dietmar Fürst, Dieter Herrmann u.a.: „Astronomie Sekundarstufe II“, paetec Gesellschaft für Bildung und Technik, Berlin 1998 in 2. Auflage, ISBN 3895173061
- Sven P. Thomas: „Ursprung des Lebens“, S. Fischer Verlag, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3596161282
- Michael Wächter: „Ausserirdische Biochemie – sind wir allein?“, in: ders.: „Stoffe, Teilchen, Reaktionen“, S.135, Verlag Handwerk und Technik, Hamburg 2000, ISBN 3-582-01235-2