Die Spuren der Kuffner-Sternwarte bis heute
Bild oben: Karl Schwarzschild
Zum 125-Jahr-Jubiläum
Von Werner Weiss
Über den Autor:
Werner Weiss ist ao. Univ.-Prof. i.R. am Institut für Astronomie der Universität Wien.
Veranstaltung am Donnerstag:
Zum 125-jährige Jubiläum feiert die Kuffner-Sternwarte mit Hausführungen, Kurzpräsentationen, Experimenten, Kinderprogramm uvm.
Zeiit: Donnerstag, 13. September 2012, 14 - 18 Uhr
Ort: Kuffner-Sternwarte, Johann Staud-Straße 10, 1160 Wien
Meridiankreis
Okularauszug des Linsenfernrohrs
Ö1 Sendungshinweis:
Dem Thema widmete sich auch ein Beitrag im Dimensionen Magazin, 7.9., 19:05 Uhr.
Bei der Grundsteinlegung durch Moriz von Kuffner in Ottakring im Sommer 1884 für eine neue Wiener Sternwarte war es nicht absehbar, welche Rolle diese privat finanzierte Forschungseinrichtung im internationalen Kontext spielen würde. Wenige Jahre vorher war die neue Universitätssternwarte auf der Türkenschanze errichtet worden, die sieben Jahre lang das größte Fernrohr der Welt beherbergte.
Die Grundausstattung der Kuffner'schen Sternwarte entsprach der einer damaligen mittelgroßen Landessternwarte und umfasste ein Linsenfernrohr von sehr guter Qualität, aber sein Objektiv war deutlich weniger als halb so groß wie der der Wiener Universitätssternwarte. Dafür bekam die Kuffner'sche Sternwarte den größten Meridiankreis der Monarchie und war somit ein "big player" auf dem damals hochaktuellen Gebiet der Astrometrie, der Wissenschaft von der Position von Sternen.
Diese Aktualität ergab sich aus den Rückschlüssen auf die Dynamik unseres Sonnensystems, der Eigenbewegung von Sternen, dem Rotationsverhalten unserer Erde, der genauen Zeitbestimmung, etc. Damit war die Sternwarte als einzige der Monarchie in ein internationales Großprojekt zur Vermessung des Himmels eingebunden.
Entfernungen von Fixsternen
Ein Juwel war das Heliometer der Kuffner-Sternwarte, das schließlich 1896 als größtes Instrument dieser Art der Welt in Betrieb genommen wurde. Diese waren Spezialinstrumente zum Messen kleinster Positionsverschiebungen von Sternen am Himmel. Aus solchen Miniänderungen lassen sich unter anderem die Entfernungen von uns sehr nahen Sternen bestimmen.
Erstmals wurde dieses Prinzip erfolgreich von Wilhelm Bessel in Königsberg praktiziert, der 1838 die erste brauchbare Fixsternentfernung bestimmte. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts waren die Entfernungen von nur etwas mehr als 100 Sternen bekannt, wobei an der Kuffner-Sternwarte davon rund 15 Prozent bestimmt worden waren.
Dramatisch geändert hat sich das 3D-Bild unserer Milchstraße erst durch den Europäischen Forschungssatelliten Hipparcos, der 1989 gestartet worden war und fast vier Jahre lang Daten lieferte, also weniger als 100 Jahre nach Inbetriebnahme des Heliometers in Wien. Noch weiter wird der ESA Gaia-Satellit reichen, der im Sommer 2013 für bis zu sechs Jahre vom Weltraum aus die Milchstraße bis fast zu ihrem Zentrum ausloten wird.
Präzise Messung von Intensitäten
Im Vergleich dazu nehmen sich die 16 von der Kuffner-Sternwarte bestimmten Sterndistanzen mehr als bescheiden aus, aber es ist zu bedenken, dass von "Gaia" abwärts alle großen astrometrische Projekte auf den Erfahrungen und Ergebnissen ihren Vorgänger aufbauen konnten und erst aus diesem Erfahrungsschatz so erfolgreich werden konnten. Ein klein wenig wird also die Kuffner-Sternwarte im nächsten Jahr mit "Gaia" in den Weltraum fliegen.
Die eindrucksvollste Spur in der astronomischen Forschung hat allerdings das relativ kleine fotometrische Teleskop gezogen, das 1890 an den Refraktor angebaut worden war. Mit dessen Hilfe hat Karl Schwarzschild in den Jahren 1897 bis 1899 die Präzision der fotografischen Helligkeitsmessung von Sternen wesentlich verbessert.
Schon vor ihm hat die fotografische Platte Einzug in die Astronomie gehalten. "Schöne Bilder" sind das Eine, aber Intensitätsmessungen von Sternen, von Details auf dem Mond und den Planeten sind das Andere. Auf einer präzisen Messung von Intensitäten und Positionen beruht ein Großteil der Fortschritte in der Astronomie.
Das Prinzip der fotografischen Fotometrie
Grundsätzlich ist das Prinzip ja einfach. So führt z.B. eine Verdoppelung der Lichtmenge zu einer Änderung der Schwärzung der fotografischen Emulsion um einen wohl definierten Betrag; unabhängig davon, von welchem Intensitätsniveau diese Verdoppelung ausgegangen ist, oder ob diese Verdoppelung bei geringerer Intensität, aber mit längerer Belichtungszeit zustande kam oder bei höherer Intensität, aber kürzerer Belichtung.
Für einen relativ weiten Bereich stimmt diese Annahme auch gut, aber für Präzisionsmessungen ist sie unzureichend. Das hat Schwarzschild bald festgestellt und den nach ihm benannten "Schwarzschildexponent" bei der Belichtungszeit in der Formel zur Beschreibung der Abhängigkeit von Schwärzung und Lichtmenge eingeführt.
Es gäbe zahlreiche Beispiele für die fundamentale Bedeutung der fotographischen Fotometrie für die Entwicklung der modernen Astrophysik im letzten Jahrhundert. Inzwischen wurde die fotographische Emulsion aber von den lichtelektrischen digitalen Detektoren abgelöst, wie jedermann weiß, der von einem klassischen Fotoapparat zur CCD Kamera umgestiegen ist.
Von Wirtz zu Hubble
Der Nachfolger von Schwarzschild an der Kuffner-Sternwarte war Carl Wirtz. Sehr wahrscheinlich hat er, als er die Warte bereits verlassen hatte, mit Hilfe der genaueren photographischen Intensitätsmessungen die Helligkeiten von Galaxien bestimmt und damit eine sehr interessante Beziehung zwischen Galaxienhelligkeit, deren Größe am Himmel und ihrer Radialgeschwindigkeit abgeleitet.
Erst Edwin Hubble wies in seinem berühmten Buch über das Reich der Nebel (=Galaxien) darauf hin, dass die "Wirtz'sche Relation" ein Vorläufer der heute berühmten Hubble-Relation ist, die einen Zusammenhang zwischen der Radialgeschwindigkeit und der Entfernung von Galaxien angibt. Diese Hubble-Relation hat unsere Vorstellungen über den Kosmos geprägt, wie kaum eine andere Entdeckung in der Astronomie, denn sie hat es erlaubt, die Frage der räumlichen Strukturen des Kosmos anzugehen.
Auch bei diesem Beispiel mag der Bogen zwischen den Forschungen an der Kuffner-Sternwarte und einem zentralen astrophysikalischen Highlight gewagt erscheinen, er ist aber dennoch angebracht. Sehr oft wird bei der Würdigung großartiger Entdeckungen auf die vielen Bausteine vergessen, auf denen diese zwangsläufig beruhen und ohne die es entsprechende Entwicklungen nicht gegeben hätte.
Im Rahmen der nur etwa 40-jährigen Forschungsaktivitäten an der Kuffner-Sternwarte sind deutlich mehr solcher Bausteine produziert worden, als für eine junge Einrichtung dieser Dimension erwartet werden konnte.
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