Himmlische Tonkünstler

In Keplers Weltsicht glichen die Planetenbewegungen musikalischen Intervallen. Bildmontage: Pinter

Seine Arbeiten, gern der sogenannten Minimal Music zugeordnet, setzen auf wiederkehrende Muster, die bedächtig verändert und weiterentwickelt werden. Glass widmete sich schon mehrmals astronomischen Themen, was Werktitel wie "Einstein on the Beach", "Orion", "Nordstern" oder "Galileo Galilei" belegen.

Keplers Harmonielehre

In seiner neuen Oper breitet Glass die Gedankenwelt des schwäbischen Mathematikers Johannes Kepler vor den Zuhörern aus. Er tut dies mit Unterstützung des Dirigenten Dennis Russell Davies, der österreichischen Librettistin Martina Winkel und dem Bruckner-Orchester. Kepler wirkte von 1612 bis 1626 in Linz, nachdem er schon 1609 seine beiden ersten Gesetze vorgelegt hatte: Seither liefen die Planeten nicht mehr auf Kreisen, sondern auf Ellipsen um die Sonne. Das verbesserte die damals noch äußerst umstrittene Lehre des Kopernikus – und verhalf ihr ebenso zum Siegeszug wie Galileis Fernrohrbeobachtungen.

Materiebewegungen im Inneren lassen selbst unsere Sonne ähnlich einer Kirchenglocke schwingen. Foto: Pinter

Im sonnennächsten Punkt der Ellipsenbahnen schritten die Planeten rascher voran als im sonnenfernsten. Aus diesen beiden Extremgeschwindigkeiten bildete Kepler einfache Zahlenverhältnisse, die musikalischen Intervallen ähnelten: Bei Saturn war es die große Terz, bei Jupiter die kleine; bei Mars die Quinte, bei der Erde der Halbton. Bei Merkur brauchte es gleich eine ganze Oktave plus die kleine Terz, während die Venus praktisch ihren Ton hielt. Kepler betrachtete die täglichen Planetenbewegungen allerdings von der Sonne aus – einem "ausgezeichneten Ort", wie er schrieb. Dieser harmonischen Verhältnisse wegen glaubte er, in Gottes Bauplan gelesen zu haben. Wahrscheinlich führte ihn die Beschäftigung mit Musik in Linz überhaupt erst zur Entdeckung seines dritten Planetengesetzes.

Jahrtausende lang dachte man, Sterne wären aus einem idealen, unvergänglichen Element geformt und könnten daher keinerlei Wandlungen unterliegen. Doch 1596 machte der Ostfriese David Fabricius einen scheinbar neuen Lichtpunkt im Sternbild Walfisch aus. Der Stern Mira (lat., die Wunderbare) steigerte seinen Glanz in elfmonatigem Rhythmus gleich um das Tausendfache. An seinen besten Tagen zeigte er sich sogar dem freien Auge, an seinen schlechtesten nur im Teleskop. 1784 entdeckten zwei Engländer bei weiteren himmlischen Lichtpunkten deutlich subtilere Schwankungen: Eta Aquilae im Adler und Delta Cephei im Cepheus halbierten ihren Glanz alle paar Tage.

Heute nennt man derartige Sonnen "veränderliche Sterne". Bei manchen Typen erfolgt der Helligkeitsanstieg rascher als der Abstieg, bei anderen ist es umgekehrt. So betrachtet, ähneln die Lichtkurven den Schwingungsformen bestimmter Musikinstrumente. Allerdings dauern die stellaren Perioden Stunden, ja oft Jahre, während musikalische Wellen hunderte Mal pro Sekunde schwingen.

Daher stauchte Isao Tomita die stellaren Lichtkurven 1984 arg zusammen, um Modulationskurven für seinen Synthesizer zu formen. Im Album "Dawn Chorus" spielten und sangen Sterne aus den Konstellationen Löwe, Orion, Eidechse, Stier, Walfisch, Jungfrau und Cepheus: Die Veränderlichen AD Leonis, V371 Orionis und EV Lacertae bildeten die Streichergruppe, RV Tauri saß an der Orgel, UV Ceti spielte Oboe. Den Sopran steuerten W Virginis und Delta Cephei bei. So ließ der Japaner Stücke von Villa-Lobos, Bach, Rachmaninow oder Pachelbel erklingen. Im gleichen Jahr setzte er sein Werk "Mind of the Universe" im Linzer Donaupark in Szene. Es erzählte höchst spektakulär von der Entstehung, der Entwicklung und der Zukunft unseres Kosmos.

Sterne produzieren durch Kernverschmelzung in ihrem Inneren Energie. Darüber lagern heiße Gasschichten, die sich der erzeugten Strahlung in den Weg stellen. Der Energiestau bläht dieses Gas zunächst auf. Bei der Expansion kühlt es ab, wird durchlässiger für die Strahlung und sinkt deshalb wieder ein Stück in Richtung Zentrum. Dann beginnt das Spiel von neuem. Speziell ältere Sterne geraten aus dem Gleichgewicht, variieren periodisch Radius und Leuchtkraft.

Auf den ersten Blick wirken veränderliche Sterne wie Solisten. Doch bei sehr genauem Hinsehen bemerkt man: das ganze Orchester spielt Vibrato. Tatsächlich mangelt es den meisten Sternen an Konstanz. In ihren äußersten Zonen wird die Energie nicht mehr durch Strahlung, sondern durch Konvektion transportiert: Heiße Gasblasen steigen zur Oberfläche auf, expandieren, kühlen aus und sinken wieder ab.

So ein "Brodeln" erzeugt Schwingungen, die tief in den jeweiligen Stern hineinreichen. Die führen nun ebenfalls zu Pulsationen, wenngleich zu äußerst bescheidenen. Bewegt sich die Oberfläche des Sterns gerade ein wenig auf uns zu, rücken seine Spektrallinien ein Stückchen gegen Blau. Schrumpft der Stern hingegen, ziehen sie gegen Rot. Im gleichen Rhythmus variiert seine Leuchtkraft, allerdings nur im Promille-Bereich.

Läge zwischen den Sternen und der Erde dicke Luft, könnten wir die Druckwellen wahrnehmen. Doch das All ist bloß mit Vakuum "gefüllt". Und das leitet, so fand der Magdeburger Otto von Guericke um 1650 heraus, keinen Schall. Um das zu untersuchen, sog er Gas aus Versuchsgefäßen ab. Das dazu erfundene Gerät, die Luftpumpe, wurde später selbst als Sternbild am Südhimmel verewigt. Aufgrund des allgegenwärtigen Vakuums ist die Astronomie eine stille Wissenschaft geblieben. Sie gibt den Ohren gleichsam "Urlaub".

Selbst einen laut plärrenden Lautsprecher hörte man im Weltall nicht mehr. Man sähe allerdings seine Membran vibrieren und könnte so auf die Tonfrequenzen schließen. Genau dies versuchen Astronomen, indem sie das minimale Hin- und Herrücken der stellaren Spektrallinien mitverfolgen oder die winzigen Helligkeitsvariationen messen. Mit Erfolg: Die Schwingungsfrequenzen hängen nämlich von der Schallgeschwindigkeit in den inneren Gasschichten der Sterne ab. Und die entzögen sich dem Forscherblick ansonsten völlig.

Irdische Seismologen studieren Erdbebenwellen, um die Struktur des Erdkörpers zu erforschen. Astroseismologen nützen Sternschwingungen, um fernen Sonnen unter die Oberfläche zu schauen. Sie vergleichen ihre Beobachtungen mit komplexen Computermodellen, die den inneren Aufbau der Sterne mathematisch modellieren. Treten Dissonanzen zwischen Theorie und Praxis auf, müssen diese Modelle "nachgestimmt" werden.

Für die Astroseismologen steht die mathematische Analyse der Frequenzen im Vordergrund. Deren akustische Umsetzung ist ein netter Zeitvertreib. Außerdem klänge selbst der höchste Sternensopran für unsere Ohren noch viel zu tief. Um ihn hörbar zu machen, muss man die Schwingungen einige zehntausendmal komprimieren, also um etwa 15 Oktaven nach oben transponieren. Dann klingt es, als hielte man etliche Tasten eines Synthesizers gedrückt, ohne dabei auf Wohlklänge zu achten. Denn tatsächlich schwingen Sterne gleichzeitig mit mehreren Frequenzen. Bei FG Virginis in der Jungfrau zählte man 80 von jeweils unterschiedlicher Stärke.

Im Lauf von Jahrmillionen bis Jahrmilliarden bauen Sterne immer schwerere Elemente auf. Sie verändern somit ihre Chemie – und damit ihre Tonlagen. Deshalb ermöglicht die Astroseismologie sogar stellare Altersmessungen. Allerdings geht auch die Sternmasse in die Stimmung ein. Ähnlich wie der Kontrabass tiefere Töne als die Violine hervorbringt, schwingen Riesensterne langsamer als ihre bescheideneren Kollegen im Sonnenformat. Nach entsprechender Kompression liefern etwa die 16 stärksten Frequenzen des Sterngiganten Xi Hydrae in der Wasserschlange ein überaus komplexes Klangspektrum, gestützt auf beeindruckende Bässe.

Besonders gut lässt sich unserer eigenen Sonne lauschen, deren stärkste Schwingungen Perioden um fünf Minuten zeigen. Man hat diesen Stern schon mit einer ständig tönenden Glocke oder einer "runden Orgelpfeife" verglichen. Das europäische Sonnenobservatorium "Soho" erfasste die solaren Helligkeitsvariationen sogar mit der Genauigkeit von einem Tausendstel Promille, und wurde dabei Zeuge einer schier unglaublichen Stimmenvielfalt.

Österreich spielt mit

An der Wiener Universitätssternwarte sammelt der Astronom Michel Breger die Daten von Sternen des Typs Delta Scuti. Um diese kurzperiodischen Veränderungen ohne Tageslücken zu überwachen, setzt das Netzwerk Teleskope auf fünf Kontinenten ein. Im Verlauf der zwei Jahrzehnte währenden Untersuchungsreihe stellte das Team bereits "Verstimmungen" bei manchen Solisten fest: Ihr Frequenzspektrum veränderte sich gemächlich, und entwickelte sich weiter. Der im Vorjahr erfolgte Betritt zur Europäischen Südsternwarte ESO eröffnet dem heimischen Astroseismologen ganz neue Chancen.

Im tosenden Applaus sind leise Flötentöne leicht zu überhören. Genauso überdecken die Turbulenzen der irdischen Lufthülle die allerfeinsten Helligkeitsschwankungen der Sterne. Daher entsendet man die Beobachter am besten gleich ins All: Dort arbeitet seit 2007 der Satellit Corot, übrigens mit heimischer Beteiligung. Ab dem kommenden Jahr leistet ihm Österreichs erster eigener Satellit Gesellschaft: Auch "Brite" wird sich der Astroseismologie verschreiben. Philip Glass setzt in seiner Oper "Kepler" allerdings auf rein irdische Musikinstrumente. Wer den kosmischen Stars lauschen möchte, findet dazu Internetadressen auf der Website http://www.himmelszelt.at/klang/

Christian Pinter, geboren 1959, schreibt seit 1991 astronomische Fachartikel im "extra". Sein Lesebuch "Helden des Himmels" ist 2009 im Wiener Verlag Kremayr & Scheriau erschienen.

Siehe auch:

Kulturkritik ,,Keplers Gedankenwelt´´

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