Warum Sternwarten corona-geschlossen wurden

BLOG: Uhura Uraniae

Ko(s)mische Streifzüge durch Zeit und Raum
Uhura Uraniae

Astronomie scheint einer der sozial-distanziertesten Berufe zu sein, die man haben kann. Und tatsächlich, ich persönlich – als beobachtende Computer-Astronomin – fühlte mich in den Lockdown-Monaten eher beflügelt in meiner Forschung als behindert: ich fühlte mich im HomeOffice sehr wohl (weniger gestört) und war glücklicherweise extrem produktiv. 🙂 Allerdings gibt es sie, die Behinderungen, an denen auch eine moderne kleine Astronomin merkte, dass etwas anders ist als sonst. Hier ist eine Kolumne auf Englisch zu dem Thema.

Zunächst einmal müssen wir verstehen, wie der Beruf des Astronomen heutzutage – also im Digitalen Zeitalter – funktioniert, dann werden wir auch verstehen, was jetzt anders ist und warum auch wir durch die Maßnahmen eingeschränkt wurden. 

Eine verbreitete populäre Fehlvorstellung vom Beruf des Astronomen ist die romantisierende vom Sterngucker, der in der Nacht am Teleskop oder sonstigen Beobachtungsgerät hockt. Das fing schon (spätestens) vor 2000 Jahren an, falsch zu sein und ist heute falscher denn je (wenn man “falsch” steigern könnte): 

  • Seit ca. 1500 v.Chr sind uns Schriften der mathematischen Astronomie überliefert: In Babylon begann im ca 8. oder 7. Jh v.Chr ein sog. “Tagebuch”-Projekt der Astronomie, also systematische Beobachtungen des Himmels, die monatlich zusammengefasst wurden. Daraus konnte man Algorithmen ableiten bzw bestehende Algorithmen verbessern, um zu berechnen, wo ein Planet nächstes Jahr stehen wird. Das ist effektiv das gleiche, das wir heute machen: Rechenmodell vorschlagen, anwenden und mit realen Beobachtungen prüfen und ggf. verbessern, also sukzessive immer genauer machen. 
    Auch in China (und seinen Kolonien) begann man etwa gleichzeitig mit systematischen Beobachtungen – allerdings mit einem anderen Forschungsschwerpunkt: Man beobachtete vorzugsweise sog. Transiente, also die einmalig neu aufleuchtenden Phänomene am Himmel (chinesisch “Gast-Sterne”). Nach unserer Physik könnten das Kometen, Supernovae u.a. sein, also der Natur nach sehr verschiedene Objekte. Jedenfalls lassen sich Transiente nicht vorhersagen, aber die Bewegung der Planeten und des Mondes schon: entweder rein phänomenologisch oder mit mechanistischen Welt-Modellen, wie sie später die griechische Astronomie hervorbrachte. Mathematische Astronomie ist also im Abendland und Nahen Osten seit mindestens 3000 Jahre das A und O, der Zweck, für den die Daten aufgenommen werden: nicht aus Spaß am Gucken, sondern um die Welt zu “verstehen”, d.h mathematisch beschreiben zu können.
  • Himmelssurveys wurden spätestens im 19. Jahrhundert mit dem Projekt Carte du Ciel mathematisiert: In dem Astrometrie-Projekt, das die Sternwarte Paris 1887 startete, wurden zuerst von Hand Fotos aufgenommen und dann – ebenfalls von Hand – die Positionen der Sterne bestimmt. Die damals neuen fotografischen System zu benutzen, um eine “perfekte” Himmelskarte zu erstellen war das Ziel. Die (überwiegend) Frauen, die die Rechenarbeit [der Beruf hieß damals “Computer”] machten, entdeckten allerdings auf den Platten teilweise Bahnbrechendes: berühmt sind bspw. die Arbeiten der Rechnerinnen in Harvard, die die Cepheiden entdeckten, die seltsame Natur Weißer Zwerge erkannten, die Spektralklassifikation der Sterne entwickelten und viele weitere Grundlagen der modernen Astronomie fanden: tags am Schreibtisch, nicht nachts am Teleskop. 
  • Moderne Beobachtung in der Astronomie besteht daher heute im Wesentlichen aus robotischen Teleskopen an verschiedenen Standorten: Da gibt’s doch keine Einschränkungen; ein Roboter arbeitet einfach weiter. 
  • Satellitenteleskope beobachten den Himmel in vielen Wellenlängen, die unsere Augen gar nicht sehen und die auf dem Erdboden auch gar nicht ankommen: Röntgenstrahlung z.B. oder das “böse” UV, vor dem uns die Ozonschicht der Erde dankenswerterweise schützt: Das ist für Menschen u.a. Lebenwesen hochgradig ungesund bis lebensgefährlich, aber liefert für die Astronomie wichtige Informationen. Diese Daten MÜSSEN von Maschinen gesammelt werden, ohne dass ein Mensch beteiligt wäre. 
    Salopp erinnere ich an diese Tatsachen bei öffentlichen Auftritten gern mit dem einsichtigen Slogan: “Niemand hat je durchs Hubble-Weltraumteleskop geschaut,” und das arbeitet sogar im Visuellen! 

In diesen Bereichen gibt es tatsächlich kaum Einschränkungen. Große Himmelssurveys wie der All-Sky Automated Survey nach Supernovae (ASAS-SN) besteht aus 24 robotischen Sternwarten, die weiterhin fröhlich robotern und auch das russische MASTER Projekt sucht mit einem globalen Teleskopnetzwerk nach optischen Transienten. Der Wide Angle Survey for exoPlanets (WASP bzw jetzt SuperWASP), das Hungarian Automated Telescope Network (HAT) u.a. benutzen eine Schar von Roboter-Sternwarten zur Suche nach Exoplaneten, das polnische OGLE Projekt zur Suche nach Gravitationslinsensereignissen. Sogar der Astrometrie-Satellit GAIA, der fröhlich die Erde umrundet und vor sich hin misst, detektiert haufenweise Ereignisse, bei denen ein (bekannter) Stern heller oder dunkler wird – die so genannten Gaia Alerts – und die Meldungen kommen ganz ohne menschliches Zutun; das Erkennen, dass sich etwas an der Helligkeit ändert, kann der Roboter allein. 

Wir lernen: Auch bei corona-geschlossenen Sternwarten gibt es täglich frische Daten aus aller Welt, mit denen sich Astronomen beschäftigen können und möchten.

Wichtigkeit von Follow-up Beobachtungen

ABER wenn eines dieser Survey-Teleskope etwas detektiert hat, dann will man mit anderen Teleskopen nachschauen, wie sich das Objekt entwickelt. Egal, was es gemacht hat: Ob ein Stern heller wurde (dann will man wissen: war es ein Ausbruch, z.B. ein Flare oder eine Nova? ist er gar explodiert, also Supernova? oder ist es ein geometrischer Effekt, d.h. Gravitationslinse, mit dem wir etwas über die Materie zwischen uns und dem Stern lernen?) oder dunkler (hat das Objekt einen dunklen oder leuchtschwachen Begleiter? vllt einen Planeten oder Braunen Zwerg? oder hat er, wie im Fall von Beteigeuze große Sternflecken? oder Staub um sich? …): Solche Fragen lassen sich nur mit sog. Follow-up Beobachtungen ergründen.  

Man möchte also das Objekt mit anderen Teleskopen genauer anschauen und beobachten, wie es sich entwickelt. Wir wollen dann Spektren anschauen, den Verlauf der Lichtkurve weiter beobachten, mit Gravitationswellendetektoren dorthin “lauschen”, etc. pp. Das geht nicht immer prompt mit einem Satellitenteleskop, weil dort die Beobachtungen lange im Voraus geplant werden, sondern oft geht es mit bodengebundenen Großteleskopen. … und genau hier liegt der coronale Hase im Pfeffer: Diese wurden geschlossen; die Webseite der Europäischen Südsternwarte hat eine Reihe von Nachrichten zum Thema zusammengefasst und eine Corona-FAQ.  

Hier eine Reihe von häufig gestellten Fragen aus der Öffentlichkeit:

  • Beobachtende Astronomie baut Sternwarten an den abgelegensten Orten der Welt: in Wüsten und auf Bergspitzen… biblisch die Orte, an denen sich große Propheten aufgehalten haben, als sie Gottes Wort empfingen – die Natur selbst und niemand sonst spricht dort zu einem.
  • Diese Sternwarten sind große Gebäude, in denen sich nur für wenige Stunden (nachts) eine Handvoll Menschen aufhalten … d.h. die können sich prima aus dem Weg gehen. 
  • Wieso müssen diese Sternwarten geschlossen werden?

Berufsfelder mit und ohne Corona-Einschränkungen

Star-Hopping: Akteure am Gerät
Zuerst: Auch vor Ort gibt es eine Schar von Menschen, TechnikerInnen, deren Sicherheit natürlich wichtig ist. Diese Leute (und nicht die Astronomen!) betreiben die Sternwarten. Astronomen kommen hin und wieder gast-weise hinzu, d.h der einzelne Astronom (mwd) ist nur ein paar Tage oder zwei Wochen dort (visitor-mode) bzw manchmal auch überhaupt nicht. So kann innerhalb von einer Nacht vllt ein Objekt für Astronomin A beobachtet werden, sobald dieses zu tief steht, ein anderes Objekt für Astronom B, dann für C usw. Sollte irgendwas komisches auftreten, z.B. eine Alarmleuchte blinken, ein Wasserstand zu niedrig sein oder die Kuppel sich nicht weiterdrehen… wüsste eh am besten der lokale Techniker, was zu tun ist. Der Fachwissenschaftler (mwd) sitzt quasi nur daneben, um im Zweifelsfall zu entscheiden, ob Stern 1 oder Stern 3 zuerst beobachtet werden soll, also wissenschaftlich höhere Priorität hat. 

Bis aber Gast-Astronomen wieder reisen dürfen, das kann m.E. dauern. Ich persönlich halte das aber für sekundär (schön und gut, aber beim besten Willen nicht für alle Beobachtungen nötig). Die Aufgabe des Astronomen erschöpft sich ja i.d.R. mit der BeobachtungsPLANUNG und geht dann erst wieder mit der Datenauswertung weiter. 

Telescope-Hoping für WissenschaftlerInnen
Astronomen haben eine Forschungsfrage und wollen diese beantworten. Sie beschäftigen sich z.B. mit einem ganz bestimmten Stern (Beteigeuze) und interessieren sich dafür, wie der sich verändert, mit welcher Geschwindigkeit er durch den Raum fliegt etc. … oder mit einer bestimmten Gruppe (Typ) von Galaxien und der sagenumwobenen Dunklen Materie dazwischen. Da man für diese “großen Fragen” das Objekte der Begierde in vielen verschiedenen Wellenlängen studieren muss, hüpfen Astronomen von einem Teleskop zum nächsten und ihre Hauptarbeit besteht in Datenauswertung am Rechner. Das Haupt-Instrument der Astronomie ist der COMPUTER! 

Doch woher kommen die DATEN, die der COMPUTER verwaltet? 

Wichtigste Player dafür sind die “Nichtastronomen”, die Techniker (mwd) vor Ort an den Teleskopen und die Satellitenbauer der ESA, NASA, Roscosmos, NASDA und wie sie alle heißen!

Bleiben wir bei den Teleskopen: Diese Menschen, Techniker (wdm), die ihr jeweiliges Instrument genau kennen sind es, zu deren Schutz die Sternwarten geschlossen wurden. In Chile z.B. sind viele Städte und Landstriche unter Quarantäne: Mitarbeitende der Universitäten in Santiago de Chile z.B. dürfen nicht einmal in der eigenen Stadt in ihre Büros, geschweige denn in ein abgelegenes Observatorium. 

Sobald die jeweiligen Nationen (Chile, USA, Australien…), auf deren Boden die Instrumente stehen, die Arbeit “irgendwo im nirgendwo” an den Sternwarten wieder für sicher erklären, müssen diese Menschen wieder an ihren Arbeitsplatz zurückkehren – bei der ESO in Chile z.B. wären das ca 50 Personen. Sie werden dann die Instrumente, die monatelang in der Wüste herumstanden, von Spinnweben befreien und wieder runterkühlen und kalibrieren. Alle zwei Wochen wird neu evaluiert, ob das schon wieder geht. 

Die ESO schätzt, dass dieser technische Neustart etwa 2 Wochen dauern wird. … also ab der politischen Entscheidung zur Wiederaufnahme des Betriebs nochmal 2 Wochen bis es wirklich losgeht. Und da arbeiten nur die Techniker vor Ort!

Bis GastwissenschaftlerInnen wieder als Besucher hinzu kommen dürfen, werden weitere ca 3 Wochen vergehen (mindestens). 

Wir lernen: Beobachtende Astronomie hat gerade weitgehend Sendepause. Es beschränkt sich auf hübsche Fotos vom Balkon im Fall eines Naked Eye Kometen oder Venusdurchgangs durch die Plejaden

Astronomie im Digitalen Zeitalter

Die wissenschaftliche Astronomie findet am Computer statt (verlinkt ein Beitrag von Markus Pössel zum Thema, aber auch mein Review zum Schwarzen Loch-Foto). Jetzt wie schon in den vergangenen Jahrzehnten – aber derzeit nicht nur “überwiegend” (wie ich es bisher immer sagte), sondern quasi so gut wie “ausschließlich”. 

Ich hoffe für die Beobachter (zu denen ich mich irgendwie auch zähle, aber eher als DataScientist), dass dieser Zustand bald wieder normalisiert wird und natürlich wünsche auch ich mir immer frische Daten, aus denen man viel übers Universum lernt.
Aber die Sicherheit und Gesundheit der Menschen geht nunmal vor!

Humane Arbeitsbedingungen in der Astronomie
(dass man nicht ununterbrochen in Nachtschichten lebt: weder Techniker noch Wissenschaftler – und so viel wie möglich robotisch erledigen lässt) und Schutz der Gesundheit 
sind ebenso wichtig wie Daten, denn nur gesunde Menschen mit gesundem Verstand können die großen Fragen der Wissenschaft beantworten!

Susanne M. Hoffmann

Veröffentlicht von

"physics was my first love and it will be my last physics of the future and physics of the past" Die Autorin ist seit 1998 als Astronomin tätig (Universitäten, Planetarien, öffentliche Sternwarten, u.a.). Ihr fachlicher Hintergrund besteht in Physik, Wissenschaftsgeschichte und Fachdidaktik (neue Medien). Sie ist aufgewachsen im wiedervereinigten Berlin, zuhause auf dem Planeten Erde.

2 Kommentare

  1. Sehr geehrte Frau Hoffmann,

    wie lange “dauert” eine Supernova?

    Mit freundlichen Gruessen
    Schmid

    • Hm, die Frage ist nicht mit einer einzigen Zahl beantwortbar, weil nicht klar ist, was genau Sie meinen:
      * Betrachten wir die Vorgänge im Kern des Sterns, also den Kernkollaps, der von Implosion in Explosion gewandelt wird, dann arbeiten wir auf Zeitskalen von Millisekunden bis Sekunden (siehe Jankas Simulationen).
      * Betrachten wir die Beobachtbarkeit der Aufhellung, gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten: Es gibt einen ganzen Zoo von Supernova-Lichtkurven, die bereits Mitte des letzten Jahrhunderts rein phänomenologisch klassifiziert wurden, bevor man die Physik dahinter verstanden hatte. Die meisten SN beginnen schon nach wenigen Tagen allmählich abzuklingen. Es gibt aber auch Plateau-SNe, die viele Wochen oder gar Monate bei ihrer Peakhelligkeit bleiben. Wie lange die SN sichtbar ist, hängt also davon ab, welche Helligkeit sie im Peak erreichte, wieviel diese über der jeweiligen Detektionsschwelle liegt und wie schnell die Abklingkurve fällt.
      * Historische SNe, die mit dem bloßen Auge gesehen wurden (in den Jahren 185 CE, 1006, 1054, 1572, 1604), waren extrem hell und waren länger als ein Jahr für die Menschen freiäugig sichtbar: anfangs wahnsinnig hell (mindestens so hell wie Planeten, also negative Magnituden), später abklingend bis sie unter der Wahrnehmungsgrenze des Auges lagen.
      * Stellen wir uns aber vor, eine SN wäre so weit weg, dass sie nur 4 oder 5 mag hell am Himmel erscheint. Dann muss sie gar nicht viel abklingen, um frei-äugig nicht mehr sichtbar zu sein und wird nicht erst nach 1.5 Jahre unsichtbar… (natürlich wird dann auch die freiäugige Entdeckungswahrscheinlichkeit kleiner, aber modern hätten wir ja Teleskope, würden sie so entdecken und uns dann freuen, dass wir das Pünktchen auch mit dem bloßen Auge sehen).

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