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: Nebeljäger.
Aleks Scholz. Foto: Ira Struebel
Die Nebel-Spinnerei
Die nördliche Hemisphäre hat ein Problem: Es mangelt ihr an Nebeln. Sterne gibt es genug, Planeten auch, aber Nebel kann man lange suchen. Anzahl der Nebel, die mit bloßem Auge sichtbar sind: zwei. Andromeda und Orion, beides winzige Flecken, unscheinbare Features, die allenfalls als Accessoire in Mythen oder als Fußnote in wissenschaftlichen Texten zu gebrauchen sind. Nur darum, aus Mangel an Anschauungsmaterial, hat Europa den Nebeltrend mehrere tausend Jahre lang verpasst. Ganz anders die Situation am Südhimmel; unübersehbar die Magellanschen Superwolken und die dunklen Schwaden der südlichen Milchstraße.
Als die Europäer endlich unter Zuhilfenahme von Teleskopen die Nebel am Himmel bemerkten, galten sie zunächst als Irritation. Ausgangspunkt war die Wiederkehr des Kometen Halley, die für das Jahr 1759 angesagt war, der große Test für Newtons Gravitationstheorie. Alle suchten Halley, auch der Franzose Charles Messier. Messier war Kometenjäger, „das Kometenfrettchen“, wie ihn Ludwig der Fünfzehnte nannte, er fahndete nach schwachen Objekten, die sich vor dem Sternenhintergrund bewegen. Im August 1758 glaubte er, im Sternbild Stier fündig geworden zu sein, einziges Problem: Der vermeintliche Komet bewegte sich nicht. Um sich und anderen die Kometensuche zu vereinfachen, fing Messier damit an, einen Katalog aller nebelartigen Objekte zu erstellen, die man mit Kometen verwechseln könnte.
Der erste Fake-Komet im Stier, den wir heute als Krebsnebel kennen, die Reste einer Sternexplosion aus dem Jahr 1054, wurde zu „Messier 1“ oder kurz M1. Der nächste Kandidat, M2, ist ein Kugelsternhaufen im Sternbild Wassermann, der durch ein kleines Teleskop nebelartig aussieht. M31 ist der Andromedanebel, M42 der Orionnebel. Im Jahr 1771 veröffentliche Messier die erste Version seiner Nebelliste bis zur Katalognummer 45. Warum er sich entschied, die seit langem bekannten Sternhaufen Präsepe und Plejaden als M44 und M45 in die Liste aufzunehmen, ist unklar. Vielleicht wollte er die Konkurrenz überbieten, insbesondere seinen Landsmann Lacaille, der im Jahr 1755 seine eigene Nebelliste mit 42 Einträgen herausgebracht hatte. Denn Messier war nicht der Einzige, der Nebeln nachspürte.
Sir William Herschel, geboren 1738 in Hannover, gestorben 1822 in Slough, ist ein sicherer Kandidat für die Top Ten der „Besten Astronomen aller Zeiten“. Vermutlich könnte man auch über Top Five reden. Er war der letzte Astronom, der seine Zeit unbestritten dominierte, ein Mann, der den Himmel komplett neu aufrollte. Der „die Grenzen des Himmels durchbrach“, wie es auf seinem Grabstein steht. Mit Herschel entsteht zum ersten Mal eine vollständige Sammlung von Fakten über den Sternenhimmel, in Form von Karten und Listen, sowie deren Übersetzung in ein Gesamtbild des physischen, dreidimensionalen Universums. Einsam, weil seiner Zeit voraus, jeden Schritt selbst erfindend, seine Teleskope selbst bauend, Sterne zählend, arbeitete sich Herschel jahrzehntelang durch das Universum. Außerdem spielte er Orgel, komponierte und dirigierte ein Orchester. Wirklich.
Ein Jahrzehnt nach Messiers erstem Katalog begann Herschel, seine eigenen Nebellisten zu veröffentlichen. 1000 neue Nebel und Sternhaufen im Jahr 1786, noch einmal 1000 im Jahr 1789, und noch einmal 500 im Jahr 1802. Messier und die anderen Nebeljäger weit abgeschlagen. Aber Herschel war kein Briefmarkensammler, die Nebellisten nicht Selbstzweck. Als einer der Ersten ahnte Herschel, dass Nebel wichtig sind, eine brandneue Informationsquelle, ein neuer Supertrend. Anfangs vermutete Sir William, dass „Nebel“ in Wahrheit Sternhaufen sind, die verwaschen erscheinen, weil die Teleskope nicht gut genug sind, die einzelnen Sterne abzubilden. Ein logischer Ansatz, Sternhaufen wie Präsepe erscheinen dem bloßen Auge als Nebelflecken, lösen sich aber bei Betrachtung in einem kleinen Teleskop in viele Sterne auf. Warum sollte es bei den restlichen Nebeln anders sein? Später allerdings schwenkt Herschel um und redet von Nebeln, die tatsächlich Nebel sind, von einem „shining fluid“, das sich im All ausbreitet. Es war im Prinzip die richtige Idee.
Nebel eröffnen uns Einblicke in neue Dimensionen. Zum einen stellen sie Anfangs- und Endpunkte einer kosmischen Entwicklung dar, die Wolken, aus denen Sterne und Planeten kondensieren, die Hüllen, die alte Sterne abstoßen, wenn sie sich in den späten Stadien ihres Daseins aufblähen, die Überreste von Sternenexplosionen. Zum anderen sind viele der Nebel Galaxien wie unsere Milchstraße, vollständige Welteninseln, die aus Milliarden von Sternen bestehen. Damit enthalten die Nebellisten von Messier und Herschel Informationen über die Entwicklung und die Größe des Universums, über Kosmogonie und Kosmologie, zwei der beherrschenden Themen der Astrophysik des 20. Jahrhunderts. Der Schlüssel zum Werden und Sein des Universums steckt in den Nebeln.
Im Zentrum des Virgo-Haufens: zehn Galaxien, mindestens. Quelle: Digital Sky Survey
Noch bis ins 20. Jahrhundert hinein wusste niemand so genau, was von den Nebeln zu halten war. Natürlich: Viele der Messier-Objekte waren mittlerweile als Sternhaufen enttarnt worden, mit Hilfe von größeren, besseren Teleskopen. Andere waren zwar richtige Nebel, aber offensichtlich mit Sternhaufen assoziiert, zum Beispiel der große Nebel im Orion. Wieder andere gehörten offenbar zum Band der Milchstraße. Aber es blieben genug übrig, die nicht in diese Erklärungsschemata passten, zum Beispiel die spiralförmigen Nebel, die Lord Rosse mit Hilfe des gigantischen Leviathan-Teleskops auf seinem Landsitz im irischen Niemandsland vom Himmel abzeichnete. Das Problem der Spiralnebel stand immer noch im Raum, als sich im April 1920 die amerikanischen Astronomen Harlow Shapley und Heber Curtis zu einer öffentlichen Diskussion trafen. Der Abend ging als die Große Debatte in die Geschichte der Astronomie ein.
Shapley, der junge, ehrgeizige Forscher, der „golden boy of astronomy“, gegen Curtis, den älteren, konservativen Denker. Shapley bestand darauf, dass es nur eine Galaxie im Universum gibt: die Spirale der Milchstraße. Die Nebel sind Teile der Milchstraße und wesentlich kleiner als diese. Curtis wiederum stritt für ein Universum, in dem die Milchstraße nur eine von vielen Galaxien ist. Die Frage wurde an diesem Tag im Smithsonian Museum for Natural History in Washington nicht beantwortet. Debatten lösen keine Probleme. Fernrohre lösen Probleme. Ein paar Jahre später arbeitete Edwin Hubble an den Spiralnebeln, mit dem Hooker-Teleskop, dem neuen, größten Fernrohr der Welt. Er fand sogenannte Cepheiden – Sterne, die pulsieren, wobei die Periode der Pulsation umso länger ist, je heller der Stern ist. Eine praktische Eigenschaft, denn sie bedeutet, dass man die wahre Leuchtkraft des Sterns messen kann, und damit durch Vergleich mit der scheinbaren Helligkeit am Himmel die Entfernung. Hurra, die Entfernung. Hubbles Cepheiden belegten zweifellos, dass die Spiralnebel deutlich außerhalb der Milchstraße liegen. Curtis hatte in dieser Angelegenheit recht. Das Universum ist mehr als nur die Milchstraße.
Die Große Debatte von Shapley und Curtis ist gleichzeitig ein Kapitel der Sehr Großen Debatte der Astronomie: Die Frage, wie groß das Universum ist. Haben wir den Rand des Universums erreicht oder ist das Weltall noch mal deutlich größer ist als alles, was wir bisher kennen? Eine Frage, die sich in der Geschichte der Astronomie immer wieder stellt, in immer neuen Iterationen. Bisher haben sich in jeder Stufe neue Räume eröffnet, die Welt wurde größer und größer. Sterne als weit entfernte Sonnen. Spiralnebel als weit entfernte Milchstraßen. Dann die Vergrößerung ins Unsichtbare, Dunkle Materie, Dunkle Energie. Danach vielleicht Paralleluniversen. Die Sehr Große Debatte ist noch nicht vorüber.
Fährt man von Präsepe ausgehend in Richtung Westen, durchquert man eine Himmelsgegend, in der sich wesentliche Teile der Sehr Großen Debatte abspielen. Das Sternbild Löwe enthält mehrere helle Spiralgalaxien, die schon in Messiers Nebelliste auftauchten, am berühmtesten das Leo-Triplett, besteht aus M65, M66 und NGC3628, die Letztere entdeckt von Herschel im Jahr 1784. Drei Galaxien, die nicht nur zufällig am Himmel nebeneinanderstehen, sondern sich gegenseitig umkreisen. Weiter westlich im Sternbild Jungfrau dann der Virgo-Haufen eine Ansammlung von tausend oder zweitausend Galaxien auf einer Fläche, die man mit der ausgestreckten Hand abdecken kann. Die hellsten unter ihnen sind wieder alte Bekannte aus dem Messier-Katalog, viele schwächere stammen aus Herschels Nebellisten. Jeder dieser winzigen Nebel ist so etwas Ähnliches wie unsere Milchstraße, jeder besteht aus Milliarden von Sternen. Der gesamte Virgo-Haufen ist fünfzig Millionen Lichtjahre von uns entfernt, oder um die Zahl handhabbar zu machen: fünfhundert Milchstraßendurchmesser.
Der Virgo-Haufen, das Leo-Triplett, der Andromedanebel und die Milchstraße bilden zusammen mit mehr als hundert anderen Galaxiengruppen eine noch größere Struktur, eine „Metagalaxie“, wie Shapley sie nannte, der „Virgo-Superhaufen“, wie sie heute in der Literatur heißt, für eine Weile die größte bekannte Struktur im Universum. Wenn die Milchstraße eine Insel im Universum ist, dann ist der Virgo-Superhaufen ein Archipel aus anderen Inseln. So wie die Sonne in den Randbereichen der Milchstraße liegt, befindet sich die Milchstraße in den Randbereichen des Virgo-Superhaufens.
Entdeckt wurde der Virgo-Superhaufen von Gerard-Henri de Vaucouleurs in den 1950er Jahren. Er starb 1995. Aus seinem Nachruf in der New York Times: „Eine Weile wurde er für einen Spinner gehalten.“
Der Nachthimmel im Internet, zum Nachvollziehen der Reise.
Aleks Scholz
Aleks Scholz, geboren 1975, ist Astronom und Schroedinger Fellow am „Institute for Advanced Studies“ in Dublin, Irland. Er befasst sich vorwiegend mit der Entstehung und der Entwicklung von Gelben, Roten und Braunen Zwergen. Foto: Ira Struebel. Aleks Scholz bei Google+.
