03.09.2018

Zeitmaschine im All

Der US-amerikanische Astrophysiker Robert Williams erzählte an der ÖAW, was uns das Hubble-Teleskop über die Entstehung des Universums verraten kann.

Das Hubble Space Telescope liefert seit inzwischen fast 30 Jahren unbeschreiblich schöne Bilder des Weltalls. Doch nicht nur das: Es gibt auch Antworten auf die Geheimnisse der sprichwörtlichen unendlichen Weiten. Dabei war es anfangs nicht unumstritten. Denn im Gegensatz zu Teleskopen auf der Erde ist Hubble nicht gerade ein Gigant, sondern deutlich kleiner. Diese Skepsis ist allerdings im wahrsten Sinne des Wortes längst verflogen. Denn der Grund für den Erfolg des Hubble-Teleskops liegt nicht in seiner Größe. Es ist die Position, die es auszeichnet. Hubble kreist in rund 600 km Höhe um die Erde und kann damit ungestört von der Atmosphäre des blauen Planeten ins Weltall blicken.

„Für Teleskope ist das All somit ‚the place to be‘. Trotz der Tatsache, dass die Bedingungen für elektronisches Equipment in dieser Höhe nicht gerade optimal sind, liefert das Hubble-Teleskop viel bessere Bilder, als Teleskope auf der Erde“, sagt daher der US-amerikanische Astronom Robert Williams. Und er muss es wissen. Denn als ehemaliger Direktor des Space Telescope Science Institute war er viele Jahre für die Mission von Hubble verantwortlich.

Für Teleskope ist das All „the place to be“.

Williams war auf Einladung der Kommission für Astronomie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien zu Gast. Er war einer von rund 3.000 Astronom/innen aus über 80 Ländern, die zwei Wochen lang, bis 31. August 2018, an der Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU) im Austria Center teilnahmen. Die Großveranstaltung, die lokal von ÖAW, Universität Wien, und der Österreichischen Gesellschaft für Astronomie und Astrophysik organisiert wurde, wendete sich auch mit zahlreichen Outreach-Aktivitäten an die Öffentlichkeit, darunter eine Public Lecture von Williams im Festsaal der ÖAW, bei der er den begeisterten Zuhörer/innen von den Leistungen und Erkenntnissen – aber auch Herausforderungen – der Hubble-Mission erzählte.

Blick in die Vergangenheit

Die erste Herausforderung gab es gleich zu Beginn. Das Teleskop hatte technische Probleme und lieferte nur unscharfe Bilder. „Das Teleskop hat nicht funktioniert und Reparaturen waren nötig“, berichtete Williams. „So kam es zur ersten Service-Mission im All, die glücklicherweise auch gelang – so wie jede weitere auch.“

Ab da arbeitete das Teleskop einwandfrei und ermöglichte bahnbrechende Einsichten etwa in die Evolution von Galaxien. Denn der Blick auf weit entfernte Objekte ist, aufgrund der Tatsache, dass das Licht eines Objekts eine bestimmte Zeit benötigt, um bei uns auf der Erde anzukommen, auch immer ein Blick in die Vergangenheit. Teleskope sind also eine Art Zeitmaschine und können dadurch helfen, empirisch zu verstehen, wie sich das Universum seit seiner Entstehung entwickelt hat.


Universum dehnt sich immer weiter aus

Dass sich unser Universum ausbreitet, wurde schon lange theoretisch gezeigt. Doch dank Hubble konnte beobachtet werden, dass die Ausbreitung gleichmäßig verläuft. „Wenn wir von einer gleichmäßigen Ausbreitung des Weltalls ausgehen, bedeutet das, dass es einen Anfang gegeben haben muss, wie den Big Bang“, erklärte Williams bei seinem Vortrag. Dieser Anfang war vor etwa 13,5 Milliarden Jahren. „Trotz unserer Fortschritte in der Physik kennen wir die Ursache für den Big Bang noch nicht. Jedoch bin ich mir ziemlich sicher, dass wir dieses Mysterium irgendwann einmal lösen werden“.

Auf einen Kaffee mit Galaxien

Einer der Grundsteine dafür wurde bei einem morgendlichen Kaffeetreffen am Space Telescope Science Institute der John Hopkins University in Baltimore vor mehr als 20 Jahren gelegt. Einer von Williams jungen Kollegen zeigte ihm das Bild eines entfernten Galaxienhaufens, das mit dem Hubble Teleskop aufgenommen wurde. Die Distanz dieser Galaxien betrug sechs Milliarden Lichtjahre, also etwa die Hälfte der Lichtlaufzeit des Urknalls. Die Galaxien auf diesem Bild sahen ganz anders aus, als die bisher bekannten. Williams und seine Kolleg/innen waren beeindruckt und beschlossen, noch tiefer in das Weltall zu blicken – das „Hubble Deep Field“-Projekt war geboren.

Es war klar, dass wir hier die Evolution des Universums direkt vor unseren Augen hatten.

Dabei wurde mehrere Tage lang ein bestimmter Abschnitt des Weltalls beobachtet, der nur wenige Sterne aufweist. Ohne störende Objekte im Vordergrund ist ein besonders tiefer Blick ins All möglich und dadurch in die früheste Phase des Kosmos. Beobachtet werden konnten so einerseits ältere, spiralförmige Galaxien, wie unsere, aber auch viele junge, irreguläre Galaxien, die wohl weiter entfernt waren. „Es war klar, dass wir hier die Evolution des Universums direkt vor unseren Augen hatten“, zeigt sich Williams noch heute fasziniert. „Wir fanden heraus, dass die entfernten, irregulären Galaxien für eine frühe Zeit des Universums standen und die größeren und symmetrischen, für die gegenwärtige Zeit. Wir sahen blaue und rote Galaxien. Jene die blau sind, sind heiß und bilden noch viele Sterne. Die Roten hingegen sind kühler und bilden keine Sterne mehr aus, sie sind sozusagen ‚red and dead‘“.

Warum aber sind diese Erkenntnisse wichtig? Für Williams, der sich seit seinem Studium in den 1960er Jahren im kalifornischen Berkeley auch mit dieser Frage beschäftigt, ist die Antwort klar. Es geht um Antworten darauf, wer wir sind und woher wir kommen: „Das Wissen über die Evolution unseres Universums ist für uns Menschen essentiell. Was wir hier mit dem Teleskop beobachten, ist der Ort, wo Leben entstanden ist. Die Galaxien sind Teil unserer Wurzeln und unsere DNA ist aus demselben Stoff gemacht. Letztendlich sollten wir nicht vergessen, dass alles eine Einheit ist und wir Menschen ein Teil davon sind“.