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Dirk Lorenzen, Astrophysiker und Autor der Sternzeit
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Liebe Leserinnen und Leser,
liebe Weltraumfans,
die Sonnenfinsternis vor zwei Wochen hat uns alle begeistert – danke für Ihre zahlreichen Nachrichten. Der Hinweis auf die mehrfach gefaltete Rettungsdecke als Augenschutz hat vielen das Beobachten ermöglicht. Denn die „offiziellen“ Finsternisbrillen waren hoffnungslos ausverkauft. Dazu kommen wir später noch. Zunächst geht es um eines der schönsten Phänomene im Kosmos: den Gravitationslinseneffekt. Galaxienhaufen wirken mit ihrer Schwerkraft wie gewaltige Linsen: Sie verstärken, vergrößern und verzerren das Bild weit dahinter liegender Objekte. Oft zaubern sie sogar mehrere Bilder desselben Objekts an den Himmel.
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| Der Galaxienhaufen Abell S1063 im Sternbild Kranich ist von vielen rötlichen Bögen umgeben: Das sind die verzerrten und vergrößerten Bilder einiger Galaxien, die Milliarden Lichtjahre dahinter liegen. Dieses Bild wurde fünf Tage lang belichtet! (Webb / NASA / ESA / CSA) |
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Was nach einem kosmischen Taschenspielertrick klingt, ist ein Effekt der Allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins. Im Bild oben gehören die eher weiß leuchtenden Galaxien zu einem Haufen in „nur“ 4,5 Milliarden Lichtjahren Abstand. Seine Schwerkraft verbiegt und bündelt die Lichtstrahlen junger Galaxien, die mehr als doppelt so weit entfernt sind. Sie erscheinen als dünne rötliche Bögen.
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Verbogene Bilder als Galaxienwaage |
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Aus der Anzahl und Anordnung der verbogenen Bilder lässt sich die Masse des als Linse wirkenden Haufens abschätzen: etwa 100 Billionen Sonnenmassen. Allerdings bringen die leuchtenden Sterne in den weißen Galaxien des Galaxienhaufens viel weniger auf die Waage: Ein Großteil der Masse entfällt offenbar auf die mysteriöse Dunkle Materie – sie ist nicht direkt zu sehen, sondern verrät sich nur über ihre Schwerkraft. Der Gravitationslinseneffekt wurde am 29. Mai 1919 erstmals beobachtet – bei einer totalen Sonnenfinsternis! Der englische Astronom Andrew Crommelin hat in Sobral in Brasilien die Sterne in der Umgebung der total verfinsterten Sonne aufgenommen (siehe Bild 4). Der Vergleich mit Aufnahmen Monate zuvor, als die Sonne nicht in der Nähe stand, zeigt, dass die Position der Sterne minimal verändert war. Diese Beobachtung bestätigte eine Vorhersage der bis dahin keineswegs überschwänglich aufgenommenen Allgemeinen Relativitätstheorie.
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Der Schweizer Fritz Zwicky, einer der kreativsten Astrophysiker überhaupt, vermutete schon in den 1930er Jahren, dass der Gravitationslinseneffekt auch im fernen Universum zu beobachten sein müsste. Einstein selbst hielt das für unmöglich. 1979 wurde das erste Doppelbild einer fernen Galaxie entdeckt – leider hat Fritz Zwicky diesen Triumph nicht mehr erlebt. |
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| Ein Spiralgalaxie (Abstand neun Milliarden Lichtjahre, Sternbild Chemischer Ofen) windet sich um eine als Linse wirkende Galaxie, die nur halb so weit entfernt ist. Die Spiralarme voller blauer Sternentstehungsgebiete sind mehrfach zu erkennen. Auf 11 Uhr zeigt sich ein nicht so stark verformtes Bild der Galaxie. (Hubble / NASA / ESA) |
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Viele Galaxienhaufen zeigen atemberaubende Gravitationslinseneffekte. Die Schwerkraft wirkt wie ein natürliches Teleobjektiv – damit blicken Teleskope wie James Webb, Hubble & Co. noch viel weiter hinaus ins All. So lässt sich an manchen Stellen am Himmel dank des Gravitationslinseneffekts untersuchen, wie „normale“ Galaxien in zehn oder mehr Milliarden Lichtjahren Entfernung Sterne bilden. Zum Teil sind Sternhaufen oder sogar einzelne Sterne zu erkennen. Ohne die natürliche Linse wären diese Objekte auch für Spitzenteleskope viel zu klein und zu leuchtschwach. Es lässt sich damit viel über den Aufbau und die Geschichte des Universums lernen. Eine besonders schöne Gravitationslinse ist eines meiner Lieblingsbilder vom Universum – bitte beachten Sie das kosmische Lächeln bei Look up! am Ende dieses Textes.
Die Gravitationslinsen dienen nicht nur zum Wiegen des Kosmos – er lässt sich damit sogar vermessen. Bild 3 zeigt einen Galaxienhaufen im Sternbild Löwe – gut fünf Milliarden Lichtjahre entfernt. 2014 entdeckte man vier Bilder derselben Supernova. Diese gigantische Sternexplosion hat sich vor 9,3 Milliarden Jahren ereignet – erst jetzt erreichte ihr Licht die Erde. Ein Jahr später tauchte ein weiteres Bild dieser Supernova an einer anderen Stelle des Haufens auf – wie von den Modellen vorhergesagt. Da die Lichtstrahlen der einzelnen Bilder unterschiedlich lange Strecken zurücklegen, leuchten die Bilder zu unterschiedlichen Zeiten auf. Wird die Verzögerung von oft einigen Monaten präzise vermessen, so lässt sich daraus die Hubble-Konstante bestimmen – sie gibt an, wie schnell sich das Universum ausdehnt.
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Gelinste Supernovae und die Ausdehnung des Alls |
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Mit großen Beobachtungsprogrammen suchen die Fachleute nach Mehrfachbildern von Supernovae, um so eines der großen kosmologischen Rätsel zu lösen. Die gelinste Supernova von 2014 wurde nach dem Norweger Sjur Refsdal (1935-2009) benannt. Refsdal, der lange in Hamburg tätig war und bei dem ich viele Vorlesungen gehört habe, ist einer der größten Kosmologen der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. 1964 entwickelte er die Theorie zur Bestimmung der Hubble-Konstanten – 15 Jahre vor der Entdeckung der ersten Gravitationslinse! |
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| Die Schwerkraft der Galaxien im Haufen MACS J1149.6+2223 im Löwen zaubert vier Bilder derselben Supernova an den Himmel. Das Hubble-Team hat dieses Objekt Supernova Refsdal genannt, nach dem Kosmologen Sjur Refsdal. (Hubble / NASA / ESA) |
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Nun noch ein paar Bemerkungen zur Beobachtung der Sonnenfinsternis: Ich hatte, falls spezielle Finsternisbrillen nicht verfügbar sind, drei- oder vierfach gefaltete Rettungsdecken (beidseitig mit Metall beschichtete Kunststofffolien) empfohlen. Dieser Rat basiert auf meiner Erfahrung von rund 30 Finsternissen (davon 17 totalen) und Messungen eines Studienfreundes im Optiklabor eines großen Medizingeräteherstellers. Viele haben diese Empfehlung begeistert genutzt, aber manche Menschen waren auch irritiert, weil viele Einrichtungen vor Rettungsdecken warnen – u.a. das Bundesamt für Strahlenschutz, Verbände von Augenärzten und manche astronomische Einrichtungen. Ich habe bei vielen dieser Stellen nach der sachlichen Grundlage der Warnung gefragt – und erstaunliche Antworten erhalten. |
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Rettungsdecken retten die Finsternis |
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Es gibt keine Studien, die belegen, dass mindestens dreifach gefaltete Rettungsdecken gefährlich sind. Transmissionsspektren, die darstellen, wie viel Strahlung bei welcher Wellenlänge durchgelassen wird, hat mir niemand präsentiert. Mal verweist man auf so ein Spektrum, das die Sternfreunde Riesa auf ihrer Website veröffentlichen. Das aber zeigt genau, dass bei mindestens dreifacher Lage keine Gefahr besteht. Eine Stelle betont, man habe vor dem Gebrauch von Rettungsdecken gewarnt, nicht aber vor gefalteten Rettungsdecken. Eine andere bezieht sich auf Studien etwa der Universität Innsbruck, bei der ein- und zweilagige Rettungsdecken für den Einsatz im Hochgebirge getestet wurden. Auch diese Daten zeigen, dass bei noch mehr Lagen offenbar keine Gefahr besteht.
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Warnung aus rechtlichen Gründen
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Telefonisch „nur unter uns“ hörte ich von manchen Stellen, dass man „natürlich Rettungsdecken nutzen kann, wenn man es richtig macht“. Man sei froh, dass ich diesen Rat gebe. Doch aus rechtlichen Gründen könne man nur das empfehlen, was der Finsternisbrillen-Norm ISO 12312-2:2015 entspricht. Rettungsdecken unterliegen der Medizinprodukteverordnung und ihr Zweck ist u.a. nach der DIN 13164 (Kfz-Verbandskästen) definiert. Weil sie nicht für den Gebrauch bei der Sonnenbeobachtung hergestellt werden, scheut man die Empfehlung. Zu erklären sei zum Beispiel, wie genau man falten muss, was bei Beschädigungen der Rettungsdecken zu tun ist etc. Kurz: Man warnt, weil man Angst hat, sonst in Haftung genommen zu werden. Ich verstehe das vollkommen. |
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Aber natürlich ist auch ohne zertifizierte Finsternisbrille eine sichere Beobachtung möglich – auch vor den 1990er Jahren haben zahllose Menschen ohne Augenschäden Sonnenfinsternisse verfolgt! Mein alter Finsterniskumpel John Mason, der noch fünf Totalitäten mehr auf dem Buckel hat als ich, schüttelt über die von Mal zu Mal größere Regulierungswut nur den Kopf. Der englische Astronom arbeitet in einem Planetarium und Science Centre bei London und hat einen schlichten Rat: Nutzt den gesunden Menschenverstand! Niemand, der halbwegs bei Sinnen ist, wird eine zerknüllte, gerissene oder löchrige Rettungsdecke verwenden. Niemand wird mit zu wenigen Lagen in die Sonne blicken, weil dann das Licht zu grell und die Beobachtung unangenehm ist. |
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| Bei der Sonnenfinsternis 1919 war eine besonders schöne Explosion zu sehen. Doch den Fachleuten ging es nicht um die Sonne, sondern um die Position einiger Sterne im Sternbild Stier (Taurus). Sie erschienen leicht verschoben – Einstein war bestätigt! |
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Ich habe die genannte Norm genau gelesen – und oft gestutzt: So erreicht laut Norm in einem gesunden Auge Ultraviolett-A-Strahlung gar nicht die Netzhaut, weil die Linse diese Wellen absorbiert. Ein Sonnenfilter darf bis zu 0,0032 Prozent des visuellen und UV-Lichts durchlassen - bei Infrarotstrahlung sogar drei Prozent! Im Anhang der Norm wird vorgerechnet, dass selbst bei doppelt so hoher Durchlässigkeit erst nach 17 Minuten Beobachtungsdauer die gefährliche Schwelle erreicht wird, wobei die tatsächliche Dauer viel länger ist, "da die Expositionsgrenzwerte einen hohen Sicherheitsfaktor enthalten“. Hinweis: Diese geringe Dämpfung würde niemand lange nutzen wollen, weil das Auge die Sonne dann als unangenehm hell empfindet. Zudem kenne ich niemanden, der bei einer Finsternis dauerhaft in die Sonne blickt. Man guckt alle paar Minuten für 10-20 Sekunden hin – das war's. |
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Sonnenfinsternisse begeistern Schüler |
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Die Norm betont ausdrücklich, wie wunderbar das Erlebnis einer Sonnenfinsternis ist und wie prägend die Beobachtung für das Leben sein kann. Dass das auch für mich gilt, hatte ich Ihnen bereits geschrieben. Allerdings solle man mit der Betonung der Gefahren Menschen keinesfalls ganz von der Beobachtung einer Sonnenfinsternis abschrecken. Laut Text der Norm ist dies besonders schlimm, "wenn sich die Nachrichten an Schüler wenden. Ein Schüler, der die Warnungen von Lehrern und anderen Autoritäten befolgt, die Sonnenfinsternis wegen der Gefahren für die Sehkraft nicht zu beobachten, und der später feststellt, dass andere Schüler die Sonnenfinsternis auf sichere Weise beobachtet haben, könnte sich um die Erfahrung betrogen fühlen. Wie wird sich dieser Schüler bei anderen gesundheitsrelevanten Ratschlägen zu Drogen, AIDS oder dem Rauchen verhalten, nachdem er nun gelernt hat, dass die Autoritätsperson bei einer Gelegenheit unrecht hatte? Fehlinformation kann genauso schlecht oder sogar schlechter sein als keine Information.“ Großartig! Die Warnung vor gefalteten Rettungsdecken ist meines Erachtens eine solche Fehlinformation.
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| Während der partiellen Phase zauberte meine Lochmaske (siehe letzter Newsletter) wunderbare Sonnensicheln auf das Papier – links vor und rechts nach der Totalität im spanischen Burgos. Lochkamera-Beobachtungen machen Freude, sind aber kein Ersatz, um Sonne und Mond direkt mit Augenschutz zu beobachten. (Lorenzen) |
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Ich bitte die vielen Stellen, die – aus mir völlig nachvollziehbaren Gründen – Angst haben, dieses Material zu empfehlen, ihre Haltung bis zur nächsten Finsternis am 2. August 2027 noch einmal zu überdenken. Muss man wirklich vor Rettungsdecken ausdrücklich warnen? Oder reicht es aus, sie einfach nicht zu erwähnen? Damit ließe sich viel Verunsicherung vermeiden. Auch im nächsten Jahr werden wieder überall die Finsternisbrillen vergriffen sein. Wäre vielleicht sogar ein Satz wie „Unter fachlicher Anleitung ist notfalls auch die Beobachtung mittels gefalteter Rettungsdecken möglich“ denkbar? Ein kühner Traum, ich weiß.
Mit himmlischen Grüßen
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Dirk Lorenzen berichtet seit mehr als 30 Jahren über Astronomie und Raumfahrt. Für den sicheren Blick auf die Sonne (ob bei einer Finsternis oder um einen großen Sonnenfleck zu beobachten) nutzt er meist drei oder vier Lagen Rettungsfolie – und das seit Jahrzehnten. |
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Punkt, Punkt, Komma, Strich – fertig ist das Mondgesicht. Die kosmische Version dieses Kinderreims lautet: Linse, Linse, Quelle, gebogenes Licht – fertig ist das Galaxiengesicht. Dieses kosmische Smiley im Großen Bär lässt mich immer wieder strahlen. Ich zeige es Ihnen bei Look Up!, auch wenn dieses Objekt nur in großen Teleskopen zu erkennen ist. Aber am Morgen des 28. August zeigt sich das uns vertraute Mondgesicht besonders schön: Freitag früh tritt der Vollmond ab 04.34 Uhr MESZ in den Schatten der Erde ein. Leider geht der Mond während der Finsternis unter. Der partiell verfinsterte Mond tief am morgendlichen Westhimmel ist ein Bonus zur Sonnenfinsternis vor zwei Wochen! (Hubble / NASA / ESA / CSA) |
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In der Krabbelstube des Universums entdeckt das James-Webb-Weltraumteleskop „Little Red Dots“, mysteriöse, rötlich leuchtende Gaswolken. Mittendrin: Schwarze Löcher, die für ihr Alter viel zu schwer sind. Diese Monster-Babys sind mit herkömmlicher Physik schwer zu erklären - bahnt sich da womöglich eine Revolution an? Sophie Stigler nimmt uns mit zu einem der spannendsten Rätsel der Kosmologie. Und wenn Sie durch die Sonnenfinsternis unserem unberechenbaren Heimatstern wieder etwas näher gekommen sind, liefert Ihnen Karl Urban mit "Sonnenausbruch" Futter für die Nachbereitung. Viel Spaß beim Hören! |
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 | | Schwarze Löcher aus dem Urknall - Was wimmelt da im Universum? |
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 | | Sonnenausbruch - Der unberechenbare Stern |
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 | | Rettungsmission für SWIFT gescheitert |
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Das tägliche Stück vom Himmel |
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In 100 Sekunden erzählt die „Sternzeit“ eine Geschichte aus den Weiten des Weltraums – und das seit dem 1. Oktober 1993 jeden Tag. Hier können Sie die Hörstücke kostenlos abonnieren.
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