Wenn die Wissenschaft zur Dunkelheit spricht

Dr. H. Tugca SENER - @htugcas

Dass einer der Sterne, der uns aus Billionen Kilometern Entfernung zuzwinkert, für kurze Zeit aus dem Blickfeld verschwindet und dann wieder auftaucht, erscheint Ihnen vielleicht nicht weiter schlimm. Aber für Wissenschaftler , die den Himmel aufmerksam beobachten, ist diese Situation eine wahre Fundgrube!

Wenn ein kleiner Planet oder ein asteroidenähnliches Objekt im Sonnensystem in unserer Sichtlinie vor einem weit entfernten Stern vorbeizieht, sehen Beobachter auf der Erde, wie der Stern plötzlich verschwindet, das heißt, sein Licht wird abgeschnitten. Diese kurze und dunkle Periode, die sogenannte Sternbedeckung , ermöglicht es uns, Informationen über die Größe, Form, Position und sogar Ringe oder Satelliten (sofern vorhanden) des Himmelskörpers zu erhalten, der zwischen uns und dem Stern vorbeizieht und in einer Entfernung von Millionen Kilometern von uns seine Umlaufbahn einnimmt.

Daten aus solchen Beobachtungen werden mit einer speziellen Software namens SORA (Stellar Occultation Reduction and Analysis) analysiert. Diese Software kann die Größe, Form und Position des Objekts mithilfe von Lichtkurven berechnen, die die Veränderung der vom verdeckenden Stern empfangenen Lichtmenge im Laufe der Zeit zeigen. Insbesondere wenn Daten von mehr als einem Beobachtungspunkt gesammelt werden, können die physikalischen Eigenschaften eines kleinen Planeten oder Asteroiden, der vor einem Stern vorbeizieht, mit sehr hoher Präzision berechnet werden. An verschiedenen Punkten der Erde aufgestellte Teleskope beobachten gleichzeitig denselben Stern und bestimmen so, wann und wie lange das Sternenlicht verschwindet. So lässt sich die genaue Ausrichtung von Objekt und Stern berechnen. Diese Beobachtungen werden „Akkorde“ genannt, und je mehr Akkorde erhalten werden, desto präziser kann ein physikalisches Modell abgeleitet werden.

Natürlich liegen diese Beobachtungen nicht auf einem Niveau, das mit bloßem Auge wahrgenommen werden kann. Obwohl Amateurbeobachter mit ihren eigenen Teleskopen dazu beitragen können, tragen alle mit den empfindlichsten Teleskopen erhaltenen Beobachtungsdaten zur Bestimmung der Form des Objekts bei. Eine dreidimensionale Karte eines Gesteinsbrockens zu erhalten, der Millionen Kilometer entfernt im Weltraum liegt und dessen Schatten wenige Sekunden auf die Erde wirft … Darin liegt die Magie der Wissenschaft.

YUCEL KILIÇ UND CHARIKLO

Nach Abschluss seines Doktoratsstudiums an der Akdeniz-Universität hat der Astrophysiker Dr. Dank des von Yücel Kılıç entwickelten webbasierten Systems namens Occultation Portal werden Sternbedeckungsbeobachtungen von Amateur- und Berufsastronomen aus der ganzen Welt zusammengeführt, archiviert und analysiert. Dieses Portal, das SORA nutzt, ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie die globale Zusammenarbeit in der Astronomie zu beeindruckenden Ergebnissen führen kann. Dank der Arbeit einer Gruppe von Forschern, darunter Kılıç, und unter Berücksichtigung der Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops im Jahr 2023 konnten beeindruckende Informationen über 10199 Chariklo gewonnen werden, eines der interessantesten Mitglieder der Zentaurenklasse.

Chariklo, ein 1997 entdeckter Zwergplanet, kreist bekanntermaßen zwischen Saturn und Uranus. Im Jahr 2014 stellte man aufgrund von Beobachtungen einer Sternbedeckung fest, dass er von zwei Ringen umgeben ist. Damit ist er der erste bekannte Zwergplanet mit Ringen und das kleinste Objekt mit Ringen. Chariklo-ähnliche Planeten, sogenannte Zentauren, befinden sich in der Region zwischen dem Kuipergürtel und Jupiter. Sie zeichnen sich durch ihre hybride Struktur aus und weisen sowohl Asteroiden- als auch Kometenmerkmale auf: Ihre Fähigkeit, bei Annäherung an die Sonne einen Schweif zu bilden, macht sie zwar Kometen ähnlich, ihre instabilen Umlaufbahnen ermöglichen es ihnen jedoch, sich irgendwann in das innere Sonnensystem zu bewegen oder von Riesenplaneten herausgeschleudert zu werden. Einige dieser Objekte, die für das Verständnis der Entstehungsbedingungen des Sonnensystems von großer Bedeutung sind, besitzen möglicherweise Ringe, während andere unregelmäßig geformt sind, Doppelstrukturen aufweisen oder Monde besitzen. Aus all diesen Gründen ist die physische Charakterisierung der Zentauren für die Forscher von großer Bedeutung.

Mithilfe mehrerer Sternbedeckungs- und photometrischer Beobachtungskampagnen ist es möglich, die physikalische Struktur solcher Objekte wiederholt zu bewerten und Form-/Rotationsszenarien zu testen. Darüber hinaus untersuchen die Forscher die Ursprünge der beobachteten Asymmetrien, indem sie aus dreidimensionalen Modellen von Objekten künstliche Lichtkurven erzeugen und diese mit Beobachtungen vergleichen.

Die bislang höchste Beteiligung an dieser Art von Bedeckungsbeobachtung war die Beobachtung von 2002 MS4, der von manchen Astronomen als Zwergplanet bezeichnet wird, am 8. August 2020 unter gleichzeitiger Beteiligung von 116 verschiedenen Teleskopen im Rahmen des Lucky Star-Projekts. Zu den Autoren des 2023 in einer der weltweit führenden wissenschaftlichen Publikationen zu Astronomie und Astrophysik veröffentlichten Artikels über die detaillierte Analyse der zwischen 2019 und 2022 durchgeführten Beobachtungen zählen Dr. Yücel Kılıç, Sıla Eryılmaz und Mehmed Naim Bağıran von der Universität Ankara sowie Dr. Süleyman Fişek. Auch die Namen vieler türkischer Forscher, wie beispielsweise Süleyman Fişek, wurden aufgeführt. Dank der Fülle und Vielfalt der Daten konnten Form, Größe und mögliche Oberflächenstrukturen des Objekts recht genau berechnet werden und man konnte feststellen, dass dieses Objekt, eines der großen Transpluto-Objekte, ausgeprägte topografische Strukturen auf seiner Oberfläche aufweist.

Obwohl die Ergebnisse der Beobachtungen von Chariklo aus dem Weltraum, diesmal durch das JWST, im Oktober 2022 noch nicht veröffentlicht wurden, begeistert die Tatsache, dass es sich um die erste extraterrestrische Beobachtung einer Sternbedeckung handelt, alle Astronomen. Es wurde berichtet, dass die Schatten der Ringe von Chariklo bei Beobachtungen mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des JWST deutlich erkannt wurden. Die Messungen lieferten detaillierte Informationen über die Dicke, Körnung und Farbe der Ringe. Das Webb-Teleskop liefert überzeugende Beweise dafür, dass diese Ringe aus kristallisiertem Wassereis bestehen. Und die Existenz dieses Eises stützt die Hypothese, dass sich von Chariklos Oberfläche abgebrochene Partikel angesammelt und so das Ringsystem gebildet haben.

Sternbedeckungen zeigen einmal mehr, dass es dank der Wissenschaft möglich ist, nicht nur aus Licht, sondern auch aus Dunkelheit Bedeutung abzuleiten. Manchmal sagt die Unsichtbarkeit von etwas mehr über die Sache aus. Während die Bedeutung, die wir der Dunkelheit in der Wissenschaft zuschreiben, manchmal die Existenz neuer Planeten bestätigt, ist die Dunkelheit in der Gesellschaft oft ein Hinweis darauf, dass die Wahrheit vertuscht wird.