09 Februar 2018 | Kommunikation

Der Versuch, das Universum zu verstehen

Von großen Beobachtungen im Weltraum, der Zukunft der Astronomie in Namibia und dem Versuch, zu verstehen, worum es dabei geht

Das astronomisches Institut am Gamsberg im Khomas-Hochland war an einer bedeutenden Beobachtung beteiligt. Trotzdem steht es nicht allzu vielversprechend um diese Art der Forschung in Namibia. Aber was ist eigentlich ein Schwarzes Loch?

Von Robert Hofmann, Windhoek

Der Weltraum - unendliche Weiten. So oder so ähnlich muss ein Text über Astronomie beginnen, wenn ihn jemand schreibt, der keine Ahnung von Astro-Physik hat. Nun war das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), die riesige Teleskop-Anlage am Gamsberg südwestlich von Windhoek, an einer auszeichnungswürdigen astronomischen Beobachtung beteiligt. Doch trotz solch bedeutsamen Beobachtungen ist die Zukunft von H.E.S.S. ungewiss.

Dr. Michael Backes ist H.E.S.S.-Gruppenleiter an der Universität von Namibia. Er kommt aus Dortmund, wo er studiert und 2012 zur Gamma-Strahlen-Astronomie promoviert hat. 2013 kam er nach Namibia, das er „eines der besten Länder für Astronomie“ nennt. Unter seiner Federführung war auch Namibia an den oben erwähnten H.E.S.S.-Beobachtungen beteiligt. Um diese zu verstehen, muss man, und vor allem Backes, weit ausholen. Man erfährt dann an einem fast wolkenfreien Freitagnachmittag in Windhoek, wie schwarze Löcher und Neutronensterne entstehen. Man versteht grob, was Gravitationswellen sind, wie sich Licht bewegt und kratzt sogar für eine Sekunde am Verständnis von Einsteins Relativitätstheorie.

Namibia, das wissen wenige, ist gewissermaßen ein El Dorado für Sternenbeobachter. An kaum einem anderen Ort ist der Himmel so wolkenlos, die Luft so rein, die Lichtverschmutzung so gering. „Außerdem liegt Namibia recht hoch. Je kürzer die Distanz zwischen Teleskop und Weltraum, desto klarer ist die Sicht. Zudem wird es hier ein paar Stunden früher dunkel als an anderen prominenten Teleskopstandorten, was bei Ereignissen, die nur ein paar Minuten lang sichtbar sind, eine entscheidende Rolle spielen kann“, so Backes.

Ein Alarm geht um die Welt

Eine astronomische Theorie besagt, dass, wenn zwei Neutronensterne kollidieren, bei diesem Zusammenstoß sowohl Gravitationswellen, als auch Gamma-Strahlen (das sind die, die Bruce Banner zum Hulk haben werden lassen) freigesetzt werden. Nur konnte man das bislang noch nicht beweisen.

Gravitationswellen sind im Prinzip Schwingungen im Raum, genauer: des Raums, die durchs Weltall geschickt werden. Alles krümmt sich dann: Sonne, Mond und Sterne - aber auch Sie und ich. Wie eine Welle im Meer.

Am 17. August 2017 nun sind zwei Neutronensterne kollidiert. Die Gravitationswellen trafen auf die Erde und zwei Sekunden später auch Gamma-Strahlen. Die Theorie schien also Recht zu haben. Die Observatorien, die das so beobachtet hatten, sandten daraufhin einen „Alert“, eine Nachricht an alle Observatorien dieser Erde. Da geschehe gerade etwas, von dem es sich lohnen würde, es zu beobachten. Mehr als 70 Observatorien machten mit und richteten ihre Teleskope in die genannte Richtung - unter ihnen auch die H.E.S.S.-Teleskope auf dem Gamsberg.

„Ein solcher ‚Alert‘ ist zunächst nichts Besonderes“, sagt Backes. „In der Astronomie ist man diesbezüglich weniger geizig mit Daten und Erkenntnissen als in anderen Disziplinen. Das ginge auch gar nicht, weil man hier zusammenarbeiten muss. Deswegen kooperieren viele Institute. Im Fall der Gravitationswellen aber zum Beispiel gab es eine Abkommen, das besagt, dass kein Institut sich alleine mit gemeinsamen Beobachtungen schmücken darf.“

Was ist das - ein Neutronenstern?

Neutronensterne sind die Überreste gigantischer Sterne. Wie gigantisch ein Stern ist, misst man in der Einheit „Sonnenmasse“. Eine Sonnenmasse entspricht der Sonne, die uns an diesem Freitagnachmittag in Windhoek schwitzen lässt. Im stellaren Vergleich ist das nichts. Wenn eine Megasonne „erlischt“, zieht sie sich zusammen, wird klitzeklein, behält aber im Prinzip ihre Masse. „Das ist, als gäbe es auf der Erde eine Murmel, die so schwer ist wie ein Haus. Oder besser: Ein paar Millionen Häuser“, erklärt Backes. Die Kollision zweier solcher Schwergewichte führt dazu, dass diese sich zusammenschließen. „Wahrscheinlich entsteht dabei ein Schwarzes Loch, also ein Körper, der so eine starke Anziehungskraft besitzt, dass nicht einmal Licht in der Lage ist, sich davon wegzubewegen und dementsprechend auch Körper um sich herum anzieht “, erklärt Backes unter Zuhilfenahme von Gegenständen wie Handys, Speisekarten, Zeichnungen und anderem Hilfsgerät, um es seinem Gegenüber so einfach wie möglich zu machen.

Eine erwähnenswerte Leistung von H.E.S.S. bestand nun darin, als erstes Teleskop, das nicht den gesamten Himmel auf einmal beobachten kann, in die Richtung zu schauen, die in dem Alert vorgeschlagen worden war. H.E.S.S. ist besser darauf vorbereitet, auf Alerts zu reagieren als andere Teleskope. „Innerhalb einer guten Minute können wir jeden Punkt am Himmel sehen; und das trotz des 28 Meter großen und 600 Tonnen schweren Teleskops“, sagt Backes.

70 Observatorien, mehr als 900 Institute - eine solche Leistung ist einmalig. „Tatsächlich war das eine Leistung, die exemplarisch für den Begriff ,Big Science´ stehen kann. Insgesamt waren fast 3700 Wissenschaftler beteiligt. Aus zahlreichen Nationen. Das ist das Schöne an dieser Art der Wissenschaft: Die Erfahrung, dass Zusammenarbeit die Forschung viel weiterbringen kann als Abgrenzung und Konkurrenz“, erzählt Backes.

Glück und Pech kommen nicht selten zusammen

Im Dezember wurde diese Leistung dann auch gewürdigt: Zwei Fachmagazine kürten die Beobachtung zum „Durchbruch des Jahres 2017“. Erstmals war es gelungen, eine „Multi-Messenger“-Beobachtung zu machen, also ein kosmisches Phänomen zu beobachten und dabei mehr als eine Art von Signal zu empfangen. Zum ersten Mal konnte man Gamma-Strahlen und Gravitationswellen, aber auch sichtbares Licht und Röntgenstrahlen auf ein Ereignis zurückführen.

Die Anerkennung der Fachzeitschriften kommt zu einem Zeitpunkt, der für H.E.S.S. eine Art Scheideweg bedeuten kann. Einerseits steht es um die namibische Beteiligung besser als in den letzten Jahren. Während 2013 nur zwei Wissenschaftler mit Doktortitel in Namibia an H.E.S.S. arbeiteten, sind es heute vier plus zwei Doktoranden. Seit 2016 fördert die namibische Forschungskommission (NCRST) die namibischen Aktivitäten mit H.E.S.S., auch wenn durch den klammen Staatshaushalt im letzten Jahr die Mittel schon wieder deutlich zusammengekürzt wurden.

Obwohl es also gut aussieht, ist die Zukunft von H.E.S.S. ungewiss. „Der Wissenschaftler liebste Instrumente von heute gehören morgen gewissermaßen schon zum ‚alten Eisen‘“, erklärt Backes. Die nächste Generation von Gamma-Strahlungs-Teleskopen ist bereits in Planung, das Cherenkov Telescope Array (CTA). Dies soll in den nächsten fünf Jahren in Chile gebaut werden. In den Anden gibt es ebenfalls gute Bedingungen für die Sternenbeobachter, einige der besten Observatorien stehen deshalb bereits dort. „Die internationalen Fördermittel sind allerdings begrenzt, was erwarten lässt, dass für H.E.S.S. in Namibia weniger abfallen wird“, erklärt Backes. „Dennoch würde sich der Weiterbetrieb von H.E.S.S. lohnen. Zum Beispiel wird es hier immer fünf Stunden früher dunkel, wodurch man wichtige Ereignisse früher beobachten kann.“

Namibia und die Astronomie, die Astronomie und Namibia

Backes und seine Kollegen von der Physik-Fakultät arbeiten seit einigen Jahren daran, die Rolle Namibias in der Astronomie zu stärken. Inzwischen auch mit Rückendeckung des Staates, „der langsam versteht, welche Goldgrube Namibia für die Astronomie und die Astronomie für Namibia darstellt“, wie Backes sagt. „Leider ist Namibia als einziger Standort in der südlichen Hemisphäre nicht wirklich astronomisch erschlossen. Trotz mehrerer Anläufe seit Mitte des letzten Jahrhunderts finden sich weit weniger astronomische Großprojekte in Namibia als man erwarten sollte. Einige wurden nicht zuletzt wegen der internationalen Sanktionen während des Apartheid-Regimes nicht realisiert.“

Wissenschaftler der Erde, vereinigt euch

Dr. Backes weiß, dass es für ihn eine Zukunft gibt, auch wenn die H.E.S.S.-Anlage mittelfristig geschlossen werden sollte. Internationalismus macht für ihn unter anderem den Reiz an der Forschung aus. „Astronomie ist super international. Das ist einer der großartigen Aspekte. Wissenschaft überschreitet Grenzen. Ob nun Italiener in Südafrika, Deutsche in Japan oder Namibier in England arbeiten - Nationalitäten sind für die Zusammenarbeit völlig egal.“

Während Big Science und die internationale Kooperation von Wissenschaftlern also heute häufig unumgänglich sind, wirkt der Nobelpreis absurd aus der Zeit gefallen. „Laut Alfred Nobels Testament dürfen maximal drei Wissenschaftler damit ausgezeichnet werden. Das geht oft gar nicht. Wenn astronomische Ergebnisse veröffentlicht werden, ist es nicht selten, dass sich an einen zehnseitigen Aufsatz zwei oder mehr Seiten mit Namen der Beteiligten anschließen.“

Während unseres Gesprächs trägt Dr. Michael Backes ein schwarzes T-Shirt, auf dem die Evolutionsstufen des Menschen damit enden, dass ein Mann durch ein Teleskop gen Himmel blickt. Er sagt, er schätzt den Standort Namibia auch, weil „man sich hier morgens nie groß Gedanken darüber machen muss, was man anziehen sollte“. Trotzdem ist es für ihn nicht unvorstellbar, eines Tages nach Chile zu wechseln. „Das Problem ist nur: Ich spreche noch kein Spanisch.“

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