Aleks Scholz ist Autor und Astronom. In seiner Kolumne „Lichtjahre später“ erklärt er regelmäßig alles, was wir über das Universum wissen müssen. Seit Januar 2013 befindet er sich auf einer Irrfahrt über den Nachthimmel. Heute: Die harte Arbeit der Himmelsdurchmusterung.
Aleks Scholz. Foto: Ira Struebel
Die kosmische Fake-Langeweile
Der Himmel ist voll mit Sternen. Schon mit bloßem Auge sind es ein paar Tausend. Ein kleines Fernrohr, ein Spielzeug, sieht eine Million. Ein solides Profi-Teleskop eine Milliarde. Fast alle sind entsetzlich langweilig. Fast alle senden zu fast jedem Zeitpunkt einen fast gleichmäßigen Strom aus Photonen. Tausend Photonen, dann nochmal, dann nochmal. Fast alle bewegen sich für Ewigkeiten nicht vom Fleck. Der normale Himmel sieht aus wie das Testbild für Fernseher. Ein Testbild, das sich nie abschaltet. Bedächtig dreht sich ein Himmel voll mit langweiligem Funkelzeug um den Beobachter.
Aber eben nur fast. Wir kennen bereits ein paar der Ausnahmen. Zuerst die offensichtlichen: explodierende Supernovae. Sterne, die sich gegenseitig bedecken. Solche, die sich periodisch hinter Staubwolken verbergen. Junge Sterne, die wie Staubsauger Gas aus der Umgebung absaugen. Sterne, die ein magnetisches Feuerwerk produzieren. Mira, der Wunderstern, der sich periodisch aufbläht und dabei tausendmal heller wird. Sieht man genauer hin, werden es immer mehr Ausnahmen. Polaris pulsiert. 61 Cygni steht so nah an der Erde, dass man eine kleine Parallaxenbewegung messen kann. Gamma Cephei hat Planeten, die den Stern periodisch hin- und herzerren.
Wie findet man die Ausnahmen? Wie findet man die wenigen Sterne, die sich ein klein wenig verändern in einem Meer aus Sternen, die immer dasselbe tun? Wo ist der Filter, der aus dem Datenstrom die interessanten Informationen herauszieht? Wo ist der Algorithmus, der dem Astronomen die Richtung zeigt? Wie findet man die besonderen Sterne?
Der Filter ist der Astronom selbst. Es gibt keinen anderen Ausweg. Man muss sich jeden einzelnen Stern genau ansehen. Man muss Helligkeiten messen, Positionen bestimmen, Notizen machen, Listen erstellen. Und wenn man damit fertig ist, muss man wieder von vorne anfangen, um Veränderungen zu sehen. Ohne systematische Durchmusterung des Himmels keine Astronomie.
Astronomie beginnt darum im zweiten Jahrhundert vor unserer Zeitrechnung. Hipparchos von Nicäa, zu diesem Zeitpunkt vielleicht 60 Jahre alt, bestimmt die Positionen von knapp tausend Sternen, und teilt sie in sechs Helligkeitsklassen ein. Wenige Jahre vor seinem Tod erstellt er den ersten Sternenkatalog der westlichen Zivilisation. Derselbe Katalog findet sich mit leichten Modifikationen im 7. und 8. Buch von Ptolemäus’ Almagest, der Bibel der Astronomie für viele Jahrhunderte. Der Katalog überlebte die Völkerwanderungen und das Mittelalter. Al Sufi in Persien, Ulugh Beg in Samarkand, und Georg von Peuerbach in Wien studierten die Sternliste. Überschrieben wurde der Katalog erst von Tycho Brahe. 1700 Jahre nach Hipparchos. Kein Sternenkatalog wird je wieder so lange unverzichtbar sein.
Juni 2013. Bei meiner ersten Besichtigung der Sternwarte in St Andrews fallen mir drei graue Stahlschränke auf, die genau dort stehen, wo ich gern das Kontrollzentrum des Teleskops einrichten würde. Zwei Meter hoch, einen Meter breit, einen halben Meter tief. Ich versuche einen davon zu verschieben. Er bewegt sich selbst bei Einsatz meines gesamten Körpergewichts nicht vom Fleck. Ich öffne ihn. Auf drei Metallschienen hängen hunderte Folien, wie Hemden in einem Kleiderschrank. Die Folien haben die Größe von Langspielplatten, alle durchsichtig mit vielen kleinen schwarzen Flecken. Die Flecken sind Sterne. Die Folien sind Kopien von Fotonegativen. Jedes Foto zeigt eine Handbreit des Nachthimmels. Alle drei Schränke zusammen enthalten den vollständigen Himmel. Der Schrank ganz links enthält die fünfzig Jahre alten Fotos des “Palomar Observatory Sky Survey”, aufgenommen mit dem Samuel-Oschin-Teleskop auf dem Mount Palomar in Kalifornien. Von Beobachtern, deren Namen heute zum Großteil ungooglebar sind. Schon heute ist absehbar, dass der POSS auch in seiner digitalisierten Variante in wenigen Jahre nur noch eine Fußnote der Astronomie sein, überschrieben von Gaia, Pan-Starrs und LSST. Wir brauchen mehrere Tage, um den Schrankinhalt von einem Haus in ein anderes zu bewegen. Millionen Sterne und Galaxien werden auf einem Leiterwagen hin- und hergeschoben. Ein paar tausend fallen ins Gras.
Ein Stahlschrank voller Sterne. Foto: Aleks Scholz
Die harte Arbeit der Himmelsdurchmusterung hat mit der Romantik der Astronomie nichts zu tun. Den gesamten Himmel abzumalen oder zu fotografieren ist kein Hobby, das Spaß macht. Es sind nicht nur die langen Nächte am Teleskop, in denen man immer wieder auf den Auslöser drückt, das Auge am Okular des Leitfernrohrs, die Füße in wattierten Stiefeln. Dazu kommt die Auswertung der Bilder. Fotoplatten entwickeln. Sterne markieren. Spektren vergleichen. Positionen umrechnen. Immer und immer wieder. Die Vermessung des Himmels besteht aus jahrzehntelange Routinetätigkeiten, die für sich allein gesehen völlig bedeutungslos sind. Es ist die Definition von Langeweile. Der Historiker Kevin Donnelly: “Wenn science became boring, it turns out, it also became science.”
Erst mit der flächendeckenden Ausbreitung der Langeweile im 19. Jahrhundert, als man Arbeit in Einzelteile zerlegte, standardisierte und mechanisierte, wurden die Himmelsdurchmusterungen präzise, systematisch und wissenschaftlich. Die Sternwarten stellten billige, austauschbare Arbeiter ein. Keine Astronomen, weil zu viel Fachwissen und zu viel Enthusiasmus für die Routinetätigkeit als schädlich galt. Der Direktor der Sternwarte wurde zum Taktgeber auf einer Galeere voller Messsklaven. Astronomie wurde zur Industrie. Bevor man die Arbeiter an den echten Himmel ließ, wurden sie an Attrappen trainiert, bis sie immer exakt denselben Ablauf produzierten. Die persönlichen Eigenheiten der Beobachter wurden ausgemessen, damit man sie später korrigieren konnte. Der berühmte Airy, fast 50 Jahre lang Hofastronom in England, bemerkt, die niedrigste Tätigkeit an der Sternwarte sei die der Beobachtung. “An idiot with a few days practice may observe very well.”
Eine andere Gruppe von Arbeitern, genannt “observatory computer”, war mit der Auswertung der Bilder und Spektren beschäftigt, der “Extraktion” und “Reduktion” der Daten, von den Bildern zu den Katalogen. Hier ging es nicht um Beobachtung, sondern um stupide Rechenarbeit, immer wieder dieselben Abläufe, dieselben Gleichungen, ein Stern, der nächste, und noch einer, und so weiter. “Nothing can exceed the tediousness and ennui of the life the assistant leads in this place, excluded from society. Here forlorn he spends days, weeks, and months in the same long wearisome computations”, klagt Thomas Evans, ein Assistent in Greenwich. Einer unter vielen. Nochmal Donnelly: „Astronomy as practised in the 19th century professional observatories was at the vanguard of boredom.“
Das ist der schmale Grat, auf dem wir balancieren. Wir stehen nicht nur auf den Schultern von Giganten, sondern vor allem auf einem Gerüst aus Fakten, das in endlosen Nächten in Kleinarbeit zusammengetragen wurde. Der anonyme Held der Astronomie ist der Datensammler.
Der erste Katalog von Hipparchos. Die Präzisionsmessungen von Brahe. Die langen Listen von Bessel. Die Fotoplatten des “Palomar Observatory Sky Survey”. 2MASS und IRAS, die ersten vollständigen Infrarotdurchmusterungen. Die Galaxienkarten des Sloan-Survey. Mit jedem Survey sprang die Astronomie ein Stück nach vorne. Mit jedem Survey kamen völlig neue Objekte ans Tageslicht, neue Möglichkeiten, neue Tricks, mit denen man etwas über Dinge lernen kann, die entsetzlich weit weg sind. Manchmal muss man Milliarden Objekte ansehen, bevor man das eine findet, das neue Einblicke erlaubt. Manche Objekte sind so kurzlebig, so selten, dass man sie erst nach langem Suchen findet. Nadeln in interstellaren Heuhaufen. Langweiliges, zähes, nervtötendes Suchen nach Irgendwas.
Große Teile der langweiligen Astronomie des 19. Jahrhundert sind heute abgeschafft. Die neuen Himmelsdurchmusterungen werden von robotischen Teleskopen produziert, die sich automatisch öffnen, wenn der Himmel klar ist, und von kluger Software gesteuert ein Quadratgrad nach dem anderen mit elektronischen Kameras ablichten. Der digitalisierte Himmel landet im Internet. Der Astronom wird zum Teilzeitprogrammierer. Aber trotzdem ist die Suche nach den interessanten Objekten immer noch harte Arbeit. Die Planetensuche Super-WASP funktioniert weitgehend automatisch, aber an einer Stelle greifen die Menschen ein und sehen sich tausende Lichtkurven an, um Automatenschund von Planetengold zu trennen. Ohne das Projekt Galaxy Zoo, bei dem hunderttausende Freiwillige sämtliche Galaxien des “Sloan Digital Sky Survey” betrachten, wäre es unmöglich gewesen, Anomalien wie “Hanny’s Vorweerp” zu entdecken, einen seltsamen Blob unklarer Natur, so groß wie die Milchstraße, zuerst gesehen von der holländischen Lehrerin Hanny van Arkel.
Im Frühjahr 2013 fand der amerikanische Astronom Kevin Luhman ein Paar aus Braunen Zwergen, das nur sieben Lichtjahre von uns entfernt ist – das viertnächste Sternensystem überhaupt, nach der Sonne, Alpha Centauri und Barnard’s Stern. Luhman hat ein spezielles Entdeckertalent, die Kombination aus Gründlichkeit und der Fähigkeit, das eine besondere Objekt in einem Meer aus Schund zu sehen. Er fand das Ding, weil es im Zeitraum von mehreren Jahren an allen anderen Sternen in seiner Umgebung vorbeizieht, ein schwacher beweglicher Lichtpunkt. Als “Luhman 16” wird der Punkt demnächst in den Schulbüchern landen. Man hätte ihn mit einigem Aufwand schon vor zwanzig Jahren entdecken können, zum Beispiel auf den Folien in unseren grauen Stahlschränken. Jemand hätte nur mal. Das sagt sich so leicht.
Nur einer dieser Sterne trägt einen berühmten Namen. Luhman 16 im Digital Sky Survey
Übrigens: Wenn man sich den Himmel ganz genau ansieht, zum Beispiel mit einem Weltraumteleskop, dann hört die Langeweile auf. Vom All aus kann man Sternhelligkeiten und -positionen tausendfach genauer messen als von der Erde. Das Rauschen verschwindet. Aus ein paar Anomalien in einem gleichförmigen Strom aus Daten wird ein komplizierter, beweglicher, veränderlicher Himmel. Das Testbild löst sich auf. Jeder Stern ist interessant, fast immer. Aber konnte man das ahnen?
Aleks Scholz
Der Nachthimmel im Internet, zum Nachvollziehen der Reise.
Aleks Scholz, geb. 1975, ist Astronom und Autor. Zurzeit arbeitet er als Direktor des Observatoriums an der Universität von St. Andrews in Schottland. Zusammen mit Kathrin Passig veröffentlichte er das »Lexikon des Unwissens« und »Verirren« (beides bei Rowohlt Berlin). Er war Redakteur des Weblogs Riesenmaschine und schrieb für die Süddeutsche Zeitung, den Standard, die taz, die Zeit, Spiegel Online und CULTurMAG. Zuletzt erschien im CulturBooks-Verlag „Lug, Ton und Kip. Die Entdeckung der Wicklows“ (mehr hier). Foto: Ira Struebel. Aleks Scholz bei Google+. (Foto Sternenhimmel Copyright)
