• vom 08.05.2009, 13:52 Uhr

Kompendium

Update: 08.05.2009, 13:54 Uhr

Wissenschaft

Fliegende Thermosflasche




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Von Christian Pinter

  • Kommende Woche wird das "Observatorium Herschel" ins All geschickt, um die Infrarotstrahlung im Kosmos zu erforschen
  • Wieder einmal laufen die Startvorbereitungen in Kourou, Französisch-Guayana, auf Hochtouren. Am 14. Mai soll, nach mehrfachen, quälenden Verzögerungen, das Observatorium Herschel gemeinsam mit einem zweiten Satelliten endlich im All abgeliefert werden.

Die sterngebärende Nebelwolke "W5", rund 7000 Lichtjahre von uns entfernt und aus Wasserstoff, organischen Molekülen und Staub bestehend, glimmt im Infrarot. Foto: NASA/JPL-Caltech/L. Allen (Harvard-Smithsonian CfA)

Die sterngebärende Nebelwolke "W5", rund 7000 Lichtjahre von uns entfernt und aus Wasserstoff, organischen Molekülen und Staub bestehend, glimmt im Infrarot. Foto: NASA/JPL-Caltech/L. Allen (Harvard-Smithsonian CfA)

Die sterngebärende Nebelwolke "W5", rund 7000 Lichtjahre von uns entfernt und aus Wasserstoff, organischen Molekülen und Staub bestehend, glimmt im Infrarot. Foto: NASA/JPL-Caltech/L. Allen (Harvard-Smithsonian CfA)

Die sterngebärende Nebelwolke "W5", rund 7000 Lichtjahre von uns entfernt und aus Wasserstoff, organischen Molekülen und Staub bestehend, glimmt im Infrarot. Foto: NASA/JPL-Caltech/L. Allen (Harvard-Smithsonian CfA) Die sterngebärende Nebelwolke "W5", rund 7000 Lichtjahre von uns entfernt und aus Wasserstoff, organischen Molekülen und Staub bestehend, glimmt im Infrarot. Foto: NASA/JPL-Caltech/L. Allen (Harvard-Smithsonian CfA)

Eine Ariane-5-Rakete übernimmt den Transport des größten je gebauten Weltraumteleskops. Dieses europäische Meisterstück ist in gewisser Weise blind - zumindest für das uns vertraute Licht. Es "sieht" vielmehr im Infrarot. Deshalb fungiert der deutschstämmige Astronom Wilhelm Herschel als Namenspatron. Im Jahr 1800 zerlegte er nämlich den Sonnenschein mittels eines Prismas in ein buntes Regenbogenband und verglich dann die Temperatur der Lichtfarben. Als er das Thermometer langsam von Violett über Blau, Grün, Gelb und Orange nach Rot schob, kletterte das Quecksilber empor. Im dunklen Bereich jenseits des roten Lichts erreichte es den Höchststand. Herschel hatte die unsichtbare, aber wärmende Infrarotstrahlung entdeckt.


Wärmequellen im All

Die infrarote Strahlung der Sonne spüren wir auf unserer Haut. Zum Nachweis aller anderen kosmischen IR-Quellen jedoch bedarf es künstlicher Detektoren. Diese nehmen sogar Objekte wahr, die viel zu kühl sind, um Licht auszusenden. Im extrem kalten All strahlt selbst ein dunkler Eiswürfel Infrarot-Strahlung aus, da er immer noch wärmer ist als seine Umgebung. Während sich die Wellenlänge im sichtbaren Licht bloß verdoppelt, schnellt sie im Infrarot (IR) gleich um mehr als das Tausendfache in die Höhe. Man unterteilt es daher in Nahes, Mittleres und Fernes Infrarot. Das Nahe IR aus dem All schließt ans vertraute rote Licht an und schafft es teilweise bis zur Erdoberfläche. Der Großteil dieser Strahlung wird allerdings vom Wasserdampf und dem Kohlendioxid in der Atmosphäre "verschluckt". Im Mittleren IR tun sich nur noch wenige enge und recht trübe "Fenster" auf. Das Ferne IR wird sogar völlig absorbiert.

Die verbleibenden Beobachtungsmöglichkeiten nützend, positionierte man irdische IR-Teleskope schon vor Jahrzehnten auf mächtige Berge, etwa den 4200 Meter hohen Hawaiianischen Vulkan Mauna Kea. Später stiegen Kleinteleskope an Bord von Düsenjets, ballistischen Raketen oder Ballonen himmelwärts. Freilich immer nur für kurze Zeit. In den Siebzigerjahren gingen den Forschern auf diese Weise ein paar Tausend kosmischer Wärmequellen ins Netz.

Viel bessere Bedingungen fand der erste spezielle IR-Satellit vor. Nach zehnmonatiger Recherche im Erdorbit präsentierte IRAS Ende 1983 einen Katalog mit immerhin 300.000 Objekten: zur einen Hälfte aus relativ kühlen Sternen bestehend, zur anderen aus kosmischen Nebeln und Galaxien.

Dem empfindlichen NASA-Späher wäre selbst ein einfaches Staubkorn in zwei Kilometern Entfernung aufgefallen. Die Europäer zogen 1995 mit ihrem Infrarot-Weltraumobservatorium ISO nach. Es fand u. a. überraschend viel Wasserdampf in Teilen des Orionnebels, einem gigantischen Sternentstehungsgebiet in 1270 Lichtjahren Distanz. Japan startete 2006 seinen IR-Satelliten Akari.

Zur Zeit fahndet aber bloß noch das orbitale Spitzer-Teleskop der Nasa ungestört im Infrarotmilieu. Mit einem Spiegeldurchmesser von 85 cm gilt es zwar nur als "kleiner Bruder" des berühmteren Weltraumobservatoriums Hubble - dennoch sorgen seine Entdeckungen immer wieder für Schlagzeilen. Allerdings geht Spitzer bereits das Kühlmittel aus.

Mit einem Thermometer, das wärmer wäre als der Patient, ließe sich schlecht Fieber messen. Ähnlich ergeht es dem neuen IR-Satelliten der ESA, der demnächst Spitzers Nachfolge antreten möchte: Um die allerkühlsten Himmelsobjekte zu registrieren, muss Herschel selbst zu einem der frostigsten Gegenstände im Universum werden. Mit seinem mächtigen Schild verdeckt er zunächst die drei "Infrarotstörquellen" Sonne, Erde und Mond. Damit kühlt er bereits auf minus 180 Grad C ab. Flüssiges Helium lässt die Temperatur seiner empfindlichen Sensoren dann noch weiter absinken - und zwar bis knapp über den absoluten Nullpunkt (minus 273 C).

Der Hauptspiegel dieser "fliegenden Thermoskanne" misst 350 cm und überragt jenen des Hubble-Weltraumteleskops um einen Meter. Im sichtbaren Abschnitt des Spektrums würde diese Rekordoptik 300.000 Mal mehr Licht einsammeln als das menschliche Auge. Doch Herschel arbeitet ja ausschließlich im Infrarot und konzentriert sich dabei vor allem auf den fernsten, exotischsten Bereich. Die ESA stößt damit gleichsam ein neues "Fenster" ins All auf. Austrian Aerospace und Siemens Österreich helfen dabei mit: sie steuerten unter anderem Elemente zur Kälteisolierung sowie Hard- und Software für Bordcomputer oder Prüfsysteme bei. Herschels wissenschaftliche Instrumente widmen sich unterschiedlichen Frequenzabschnitten. Sie können IR-Spektren gewinnen und Himmelsobjekte in sechs verschiedenen Spektralbereichen scannen. Färbt man jeweils drei solcher schwarz-weißen Fotos vor dem Überlagern blau, grün und rot ein, entstehen höchst ästhetische Color-Fotos.

Die Milchstraße ist arg verstaubt. Manchmal streuen Staubkonzentrationen das Licht benachbarter Sterne und schimmern dann matt als Staub- oder Reflexionsnebel. Wo jede Beleuchtung fehlt, sind diese aber bloß als schwarze Silhouetten vor hellerem Sternenhintergrund zu erkennen. Einer dieser Dunkelnebel ähnelt einem Pferdekopf, ein anderer einem chinesischen Drachen. Beim Verschlucken des Sternenlichts erwärmen sich die dunklen, ultrafeinen Staubpartikel um einige Dutzend Grad Celsius, weshalb sie im Infrarot glimmen. IR-Spektrometer geben deren Zusammensetzung preis. Bei bestimmten IR-Wellenlängen wird der Staubvorhang sogar transparent. Das eröffnet Himmelsforschern einzigartige Möglichkeiten.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2009-05-08 13:52:48
Letzte Änderung am 2009-05-08 13:54:00


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