Termine FHS - Events 2025

Inhaltsangabe der Vorträge

Mittwochs-Vorträge um 20.00 Uhr
in der Hamburger Sternwarte in Bergedorf,
organisiert von Gudrun Wolfschmidt

Johann Georg Repsold (1770-1830) Denkmal
und die Hamburger Sternwarte am Millerntor (*1825)

Johann Georg Repsold (1770-1830) wurde 1796 zum Wassertechniker bei der Elbdeputation ernannt und 1798 zum Spritzenmeister (1809 Oberspritzenmeister des gesamten Hamburger Löschwesens). 1799 gründete er eine Werkstatt für astronomische Instrumente am Herrengraben, deren Präzisionsinstrumente zu den besten der damaligen Zeit zählten. 1802 errichtete er seine erste Sternwarte auf der Bastion Albertus / Stintfang (Jugendherberge). In diesem Zusammenhang entwickelte er den ersten modernen Meridiankreis (1803, seit 1818 Sternwarte Göttingen). Er stellte ferner - in Kooperation mit Schumachers Vermessung von Dänemark, Hamburg und Königreich Hannover (Carl Friedrich Gauß) - Meßinstrumente her (Braaker Basis und Heliotrop, 1820/21). Nachdem 1812 seine Sternwarte in der Napoleonischen Zeit abgerissen werden musste, dauerte es bis 1825, als seine neue Sternwarte mit Navigationsschule auf der Bastion Henricus beim Millerntor erbaut werden konnte (heute: Museum für Hamburgische Geschichte) mit Karl und Georg Rümker als Direktoren. Hier wurden die Grundlagen für die Hamburger Sternwarte (1906/12) in Bergedorf gelegt.

Simulation (credit: Marcus Brüggen)

Beobachtungen mit Radioteleskopen erschließen uns eine relativ unbekannte Facette des Universums: die Welt weitgestreuter magnetischer Felder und geladener Teilchen, die sich mit fast Lichtgeschwindigkeit bewegen. Diese Teilchen werden in großen Ansammlungen von Galaxien auf wahnwitzige Energien beschleunigt.
Sowohl die Herkunft kosmischer Magnetfeldern, die den Raum zwischen den Galaxien füllen, als auch die Herkunft der relativistischen Teilchen sind in Rätsel gehüllt. Beobachtungen mit dem Low-Frequency Array bei niedrigen Radiofrequenzen konnten ein wenig Licht in die Angelegenheit bringen und haben die Mechanismen identifiziert, die für die Teilchenbeschleunigung verantwortlich sind. Zudem wurde eine neue Klasse von Radioquellen entdeckt sowie Wege, auf denen das Universum magnetisiert wird.

Erster Nachweis von Gravitationswellen am LIGO (Ereignis GW150914),
(CC3, B.P. Abbott et al., LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)

Nach Einstein sollten beschleunigte Massen, ebenso wie beschleunigte elektrische Ladungen, Energie in Form von Wellen abstrahlen: Gravitationswellen. Diese sind allerdings so schwach, daß sie erst im Jahr 2015 direkt nachgewiesen werden konnten. Hierfür wurde der Nobel-Preis vergeben. Ein indirekter Nachweis gelang jedoch schon vorher, nämlich mit Hilfe des Doppelpulsares PSR 1913+16, wofür die beteiligten Autoren ebenfalls den Nobel-Preis erhielten. Gegenwärtig wurden zahlreiche sichere Gravitationswellenereignisse registriert, wobei es sich jeweils um die Verschmelzung Schwarzer Löcher oder die von Neutronensternen handelte. Aus dem zeitlichen Verlauf eines Gravitationswellensignals läßt sich die Leuchtkraftentfernung der Quelle ableiten. Daher ist mit der Beobachtung dieser Wellen ein neues Werkzeug der Kosmologie hinzugekommen. Schließlich erwartet man, daß gewisse Vorgänge im äußerst frühen Universum spezielle Gravitationswellen hinterlassen haben sollten.

Links: Unendlich (© istockphoto.com/Allexxandar)
Rechts: Beim sog. Mikrogravitationslinseneffekt können Lichtkaustiken entstehen, an denen ein Beobachter in der strahlenoptischen Näherung ein unendlich helles Bild einer Punktquelle z.B. eines Quasars sieht. Praktisch ist die Quelle aber ausgedehnt, so dass sich lediglich ein sehr helles Bild ergibt (vgl. Brennpunkt einer Sammelinse), (Kompositionsbild mit einer Kaustik und der Hamburger Sternwarte, Grafik: Tom Schramm)

Sind unendlich große Mengen als Begründung für das unendlich Kleine in der Mathematik der richtige Ansatz? Wie geht man in der Physik mit theoretischen Singularitäten um? Kann man vernünftig über die Frage diskutieren, ob das Universum endlich oder unendlich groß ist? Sind der Raum und die Zeit kontinuierlich? Wie wird das Ewige, Zyklische, unendlich Nahe und Ferne in Raum und Zeit in der Kunst rezipiert? Und: Ist das alles praktisch überhaupt relevant? Fern von finalen Antworten wollen wir zumindest den Fragen ein wenig näher kommen.

Galaxienkollision - Messier M51
© NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), and the Hubble Heritage Team STScI/AURA)

Galaxien sind nicht gleichmäßig im Universum verteilt, sondern konzentrieren sich in gewaltigen Haufen oder kleineren Gruppen. Innerhalb dieser Ansammlungen kommt es über kosmische Zeiträume hinweg besonders bei Spiralgalaxien zu nahen Vorbeiflügen oder sogar zu Zusammenstößen und Verschmelzungen zu neuen Galaxien. Die treibende Kraft dahinter ist die Gravitation. Eines der bekanntesten Beispiele ist die Whirlpool-Galaxie M51. Durch die Gezeitenkräfte einer kleineren Begleitgalaxie haben sich markante, schweifartige Verlängerungen der Spiralarme ausgebildet. Auch unsere Milchstraße befindet sich auf Kollisionskurs mit einer anderen Galaxie, und zwar mit der Andromedagalaxie. Da wir im Weltall nur Momentaufnahmen beobachten können, versuchen wir die überaus komplexen Vorgänge beim Zusammentreffen von Galaxien in Simulationen auf Supercomputern nachzuvollziehen. Solche Simulationen helfen uns helfen uns zu verstehen, wie sich die Struktur der Galaxien durch Gezeitenkräfte ändert, welchen Einfluss das auf die galaktischen Magnetfelder hat und wie es zur beobachteten Anregung der Sternentstehung in Systemen wie M51 kommt.

Traditionell werden astronomische Beobachtungen in erster Linie mit optischen Teleskopen ausgeführt. Das Licht, das wir sehen, hat einen überwiegend stellaren Ursprung in thermischen Prozessen. Seit der Entdeckung von Radiostrahlung aus dem galaktischen Zentrum durch Karl Jansky in den dreißiger Jahren hat sich neben der optischen und Radioastronomie eine Reihe von neuen Beobachtungsfenstern im Röntgenlicht und zuletzt im Gamma-Bereich etabliert. Die beobachtete Radio-, Röntgen- und Gammastrahlung hat zumeist einen ganz anderen Ursprung als das vertraute optische Leuchten der Sterne. Die nicht-thermische Strahlung wird durch hochenergetische Teilchen erzeugt, die in kosmischen Teilchenbeschleunigern zu hohen (weit jenseits von den in Laboren erreichbaren) Energien beschleunigt werden.
Einige dieser hochenergetischen Teilchen erreichen auch die Erde und werden dort beim Eintreten in die Atmosphäre vermessen. Das Forschungsgebiet der Astroteilchenphysik kombiniert die Messung von subnuklearen Teilchen, die auf die Erde treffen, mit der Beobachtung von Strahlung aus kosmischen Beschleunigern. Eines der wesentlichen Ziele der Astroteilchenphysik ist es, die Beschleunigungsprozesse in der Nähe von kompakten Objekten wie Neutronensternen, Schwarzen Löchern oder auch in den schalenförmigen Überresten von Supernova-Explosionen zu verstehen.

Observatorium El Caracol in Chichén Itzá (Wikipedia - HJPD),
Aztekischer Kalenderstein (CC BY-SA 2.5 - Ancheta Wis),
Haupttempel von Tenochtitlán - Sonnenaufgang bei Tag- und Nachtgleiche (Museum of Anthropology Mexico City, CC BY-SA 3 - Wolfgang Sauber)

Viele Kulturen folgten in Alt-Mexiko aufeinander, u.a. Olmeken, Zapoteken, Mixteken, Mayas, Tolteken und Azteken, alle hatten eine enge Verbindung zur Astronomie, besonders zum Sonnengott Tonatiuh, der im Zentrum des aztekischen Kalendersteins dargestellt ist. Das Kalendersystem hat drei Zyklen: Haab, der Sonnenkalender der Maya (365 Tage), Tzolkin, ein Kultischer Kalender (20 x 13 = 260 Tage), und das Venusjahr (584 Tage). Alle 52 Jahre (18.980 Tage) gab es eine Grosse Feier des Neuen Jahres (Short Count).
Die Pyramiden weisen astronomische Orientierung nach den Himmelsrichtungen auf, z.B. in Teotihuacán. Diverse Bauwerke ermöglichen die genaue Bestimmung der Länge des Sonnenjahres, z.B. lassen sich im Observatorium Uaxactún Sonnenwenden und Äquinoktien beobachten. Das Observatorium "El Caracol" in Chichén Itzá dient u.a. zur Beobachtung der Sonnwenden und der Venus.
Die altmexikanischen Kulturen hatten eine hochentwickelte Mathematik und Astronomie mit der Beobachtung und Berechnung von Himmelsphänomenen, eine Architektur mit genauer astronomischer Orientierung und ein präzises Kalendersystem geschaffen - ein Highlight im Bereich der Kulturastronomie / Archäoastronomie, vergleichbar mit den Hochkulturen in Mesopotamien und Ägypten.

DNA - Spaltung als Voraussetzung der fehlerarmen Replikation
Poren im thermischen Ungleichgewicht als Orte der Bildung langkettiger Moleküle trotz Entropieerniedrigung
Zellen als Zentren niedriger Entropie in Gebieten höherer Entropie, die sich ausdrückt in der Erzeugung von Energie und Information
(Grafik: Martin Schmidt)

Leben im Universum ist möglicherweise so verschieden von irdischem Leben, dass wir es kaum erkennen. Wir benötigen daher Kriterien, die nicht auf bestimmten biologischen Molekülen beruhen, sondern auf Reaktionen, die letztlich zu einer lokalen Verringerung der Entropie führen. Selbstreproduktion und spezifische Reaktion auf die Umwelt können bei direktem Zugang helfen. Spektroskopische Biosignaturen sind über große Entfernungen erhältlich z.B. mit neuesten Geräten wie das JWST und das im Bau befindliche Riesenteleskop ELT.

Links oben: Sonnenuhr aus dem Tal der Könige (© University of Basel Kings' Valley Project (UBKVP))
Rechts oben: Wasseruhr aus der Zeit von Amenhotep III. (© Rita Gautschy)
UNten: Skalen auf der Innenseite der Wasseruhr aus der Zeit von Amenhotep III. (© Rita Gautschy)

Im Alten Ägypten gab es zwei Begriffe für Zeit, die auf der Polarität von Dauer und Zyklus beruhen.
Die exakte Bedeutung und deren bestmögliche Übersetzung wird immer noch diskutiert -
im ersten Teil des Vortrags soll der Verwendung und Bedeutung dieser Begriffe
in den sogenannten Pyramidentexten und Sargtexten nachgegangen werden.
Der zweite Teil wird den ägyptischen Zeitmessinstrumenten gewidmet sein -
Sternuhren, Sonnenuhren und Wasseruhren.

Eine der faszinierendsten Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie aus dem Jahr 1915 ist die Existenz kosmischer Trugbilder, die durch sogenannte Gravitationslinsen verursacht werden. Erst 1979 wurde dann die erste Gravitationslinse entdeckt.
2015 erhielten Gravitationslinsen sogar einen Oscar (für visuelle Effekte): In "Interstellar" konnten Kinozuschauer den spektakulären Anblick bewundern, den ein supermassives Schwarzes Loch mit mehreren hundert Millionen Sonnenmassen als Gravitationslinse bewirken würde. Doch die Geschichte dieser kosmischen Fata Morganen begann nicht erst mit ihrer Entdeckung, sondern lange vorher. Ihre Theorie wurde von schillernden Wissenschaftlern und Amateuren entwickelt - von Geistersehern, Träumern und Propheten.
Lernen Sie Gravitationslinsen, die spannende Geschichte ihrer Erforschung, auch an der Hamburger Sternwarte, und die besonderen Menschen kennen, die in dieser Geschichte eine Rolle spielen!