Reproduzierbare Astronomie

altWie es um die Reproduzierbarkeit in Astronomie und Astrophysik steht? Im Vergleich zu anderen Wissenschaften recht gut, würde ich meinen. Aus den folgenden Gründen:

Nachvollziehbare Ergebnisse

Erste Voraussetzung, damit jemand ein Ergebnis reproduzieren kann: Was da getan wurde, muss in dem betreffenden Fachartikel so beschrieben sein, dass es bis ins Detail nachvollzogen werden kann. So detailliert, dass ein anderer Wissenschaftler die Versuche oder Beobachtungen selbst wiederholen kann bzw. könnte. Dass das nicht immer der Fall ist, hatte Lars am Beispiel von Synthesen in der Chemie geschildert.

Auch die Astronomie dürfte vom Idealzustand noch einigermaßen weit entfernt sein. Wie das Ideal laut dem Astronomen David Hogg aussehen könnte, hatte ich vor anderthalb Jahren in Die Zukunft der Fachartikel beschrieben: Zu jedem Fachartikel sollte eine große Sammeldatei mit den Originaldaten veröffentlicht werden, außerdem ein Programm, welches man auf jene Sammeldatei anwenden kann und welches daraus alle in dem Fachartikel präsentierten Ergebnisse ermittelt.

Aber wenn schon nicht eine Sammeldatei inklusive Auswertungsprogramm: Zumindest die originalen Beobachtungsdaten sind für viele astronomische Daten in der Tat verfügbar, und das ist viel wert, wenn man nachvollziehen will, wie die Autoren eines Artikels zu ihren Ergebnissen gekommen sind. Die Beobachtungsdaten, die ein Astronom z.B. von Teleskopen der Europäischen Südsternwarte ESO oder vom Weltraumteleskop Hubble erhält, sind in der Regel nach einer gewissen Zeit automatisch öffentlich zugänglich – in entsprechenden Archiven, ESO-Daten z.B. hier und Hubble-Daten hier. Im Rahmen der “Virtual Observatory”-Inititativen – hier die deutsche Initiative GAVO – wird systematisch versucht, solche Daten noch besser nutzbar zu machen. [Nachtrag: Carolin Liefke betrachtet diesen Aspekt auf den Kosmologs noch von einem anderen Blickwinkel aus.]

Einfachheit und Zusammenhänge

Den zweiten Vorteil in Sachen Reproduzierbarkeit teilt die Astronomie bzw. Astrophysik mit den anderen Teilbereichen der Physik. Für die Psychologie berichtet der Beitrag von Ed Yong, der dieses Bloggewitter ausgelöst hat, von den Problemen, eine Studie nicht genau zu reproduzieren, sondern “‘konzeptuelle Replikationen’ durch[zuführen, also] ähnliche Hypothesen mit anderen Methoden [zu prüfen]. Kritiker warnen, dass dies dem Bau eines Kartenhauses auf schwankendem Grund gleiche.”

Aber das ist, denke ich, ein wichtiger Unterschied eben z.B. zwischen Psychologie und Astrophysik. “Simple Details wie der Wochentag oder die Farbe der Tapete können die Ergebnisse einer psychologischen Untersuchung beeinflussen, doch tauchen sie niemals im Methodenteil eines Fachartikels auf” schreibt Yong – sicher gibt es auch beim Modellieren astronomischer Objekte Störeinflüsse und Aspekte, die man der Einfachheit halber vernachlässigt. Aber es ist deutlich einfacher als in der Psychologie, diese Einflüsse zu quantifizieren und schließlich Modelle zu formulieren, die man sehr wohl an neuen Beispielobjekten prüfen kann, ohne damit auf schwankendem Grund zu stehen und ohne, dass Faktoren, an die man niemals gedacht hat, einem in die Quere kommen.

Technischer Fortschritt und Durchmusterungen

Wer tatsächlich nur eine frühere Studie reproduziert, dürfte auch in der Astronomie Probleme mit der Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift bekommen. Trotzdem dürften sich in der astronomischen Fachliteratur viele reproduzierte Ergebnisse und Messungen finden. Zum einen, weil die technische Entwicklung bei der Beobachtungstechnik voranschreitet; zum anderen, weil interessante Objekte selbstverständlich mehr als einmal beobachtet werden. Die Kollegen, die M 51 mit dem Weltraumteleskop Hubble beobachtet haben, reproduzieren damit sicherlich wesentliche Teile von hunderten Beobachtungen zuvor. Aber da diese Beobachtungen auch etwas Neues bringen, dürften sie keine grundsätzlichen Probleme gehabt haben, ihre Daten bzw. die darauf basierenden Schlüsse zu veröffentlichen.

Wenn der Astrometriesatellit Gaia in diesem Jahr startet, wird er während der folgenden Jahre ganz selbstverständlich die gleichen Sterne anpeilen wie wie sein Vorgänger Hipparcos – allerdings dann außerdem noch viele weitere. Und er wird unter anderem die gleichen Messungen vornehmen – allerdings deutlich genauer. Und selbstverständlich wird diese “Reproduktion und mehr” veröffentlicht werden.

Hinzu kommen systematische Durchmusterungen, bei denen bestimmte Sorten von Vollständigkeit – z.B. die Untersuchung aller Objekte einer bestimmten Art in einem bestimmten Himmelsausschnitt – zum Programm gehören. Auch so entsteht ein Geflecht von Reproduktionen.

Alles in allem habe ich den Eindruck, dass die Zusammenfassung der Bloggewitterbeschreibung, die konstatiert “[i]mmer deutlicher w[erde], dass die Wissenschaft ein Problem hat […]” und die “quer durch alle Fachbereiche” nicht-reproduzierbare Ergebnisse bescheinigt, sich damit deutlich zu weit aus dem Fenster lehnt. Was Yong in seinem Artikel an Problemen beschreibt, lässt sich nicht so einfach auf ‘die Wissenschaft’ verallgemeinern.

 

Markus Pössel hatte bereits während des Physikstudiums an der Universität Hamburg gemerkt: Die Herausforderung, physikalische Themen so aufzuarbeiten und darzustellen, dass sie auch für Nichtphysiker verständlich werden, war für ihn mindestens ebenso interessant wie die eigentliche Forschungsarbeit. Nach seiner Promotion am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam blieb er dem Institut als "Outreach scientist" erhalten, war während des Einsteinjahres 2005 an verschiedenen Ausstellungsprojekten beteiligt und schuf das Webportal Einstein Online. Ende 2007 wechselte er für ein Jahr zum World Science Festival in New York. Seit Anfang 2009 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, wo er das Haus der Astronomie leitet, ein Zentrum für astronomische Öffentlichkeits- und Bildungsarbeit. Pössel bloggt, ist Autor/Koautor mehrerer Bücher, und schreibt regelmäßig für die Zeitschrift Sterne und Weltraum.

Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Hallo Markus Pössel,

    ich vermute, je näher eine Wissenschaft an der Physik liegt, um so höher ist ihre Reproduzierbarkeit.

    Man könnte vielleicht eine Reihe aufstellen, die ungefähr so aussehen könnte:

    Physik – Chemie – Biochemie – Biologie – Psychologie – Soziologie.

    Natürlich sind die Objekte dieser Wissenschaften immer komplizierter aufgebaut, je weiter man sich von der Physik entfernt.

  2. Data fishing

    Ein Beispiel, wie man es besser nicht machen sollte, ist m.E. die vorgebliche Bestätigung des Lense-Thirring Effekts durch Gravity Probe B. Eine Nachbearbeitung von Daten bis hin zum gewünschten Ergebnis bringt die Wissenschaft gewiss nicht voran. Klar, bekanntlich hat schon Galilei seine Messdaten geschönt und Newton den “fudge factor” eingeführt. Ist aber keine Entschuldigung — und das frame-dragging erachte ich beim aktuellen Stand der Dinge nach wie vor für empirisch nicht bestätigt.

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