Wie
Wissenschaft funktioniert oder warum Physiker und Astronomen vor
1991 glaubten, unser Sonnensystem sei das
einzige Planetensystem im Weltraum und warum
die Sterne, wie sie am Himmel stehen, nach heutigen
physikalischen Vorstellungen so nicht stehen dürften
Nur ein Zitat aus unzähligen ähnlichen: "Astronomers have looked for planets around other stars for over 50 years, with little success. But in the mid-1990's that changed, and astronomers have been surprised ever since. " (deutsch: "
Astronomen haben
50 Jahre versucht Planeten um andere Sterne zu finden und nichts
gefunden. Aber seit Mitte der 90er hat sich dies vollkommen
gewandelt und Astronomen sind vollkommen erstaunt darüber") (http://www.astro.psu.edu/users/caryl/a10/lec21_2d.html) Weitere Zitate im englischen Artikel.
Planetensysteme außerhalb unseres Sonnensystems sind das aktuellste Thema der Astronomie. Auf diesen Seiten können Sie lesen, warum sie entdeckt wurden und warum sie so spät - gerade einmal vor 15 Jahren erst- entdeckt wurden.
Gleich drei der wichtigsten heute maßgebenden Hypothesen der Astronomie und Astrophysik werden in Frage gestellt, nicht durch unüberprüfbare Behauptungen, sondern durch von jedermann nachvollziehbare Computerprogramme. Ginge es dabei nur um Belange der Astronomie, so könnte man vielleicht den Standpunkt einnehmen: "Tangiert mich nicht, wird halt ein Stern falsch klassifiziert". Nein, es geht um mehr. Um sehr viel mehr. Letzten Endes geht es sogar um Menschenleben, aber auch darum, dass der gesamten Wissenschaft dadurch ein nicht unerheblicher Schaden entsteht. Denn Ergebnisse der Astronomie und Astrophysik fließen auf die eine oder andere Weise in sämtliche anderen Wissenschaften ein, zuvorderst natürlich die Geologie, aber auch die Biologie, die Archäologie und und und....
Als ich Ende der 60er Jahre des letzten Jahrhunderts Abitur machte und in Darmstadt Physik/Elektrotechnik studierte, war es in der Physik eine unumstößliche Tatsache, dass das Zentralgestirn unseres Planetensystems – die Sonne – felsenfest in einem der Brennpunkte von konzentrischen Ellipsenbahnen der Planeten Merkur bis Pluto „fixiert“ war. (Pluto hat man vor kurzem den Planetenstatus aberkannt.) Selbstverständlich die Bahn in unserer Galaxie, der Milchstraße, vorausgesetzt.
Das Gravitationszentrum unseres Sonnensystems sollte nach dieser Vorstellung in der Sonne liegen, zwar relativ exzentrisch zum Sonnenmittelpunkt, aber doch immer noch in der Sonne. Generationen von hochintelligenten Mathematikern hatten sich die Zähne daran ausgebissen, unser Sonnensystem mathematisch zu beschreiben und waren letztendlich am N-Körper-Problem gescheitert.
Blieb noch die Frage, wie bei einem solchermaßen fixierten Zentralgestirn die offensichtliche Energieproduktion der Sonne zu erklären sei. Viele mögliche Energiequellen wurden daher bis in die dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts diskutiert, unter anderem wurde als Energiequelle auch die Energie der niedergehenden Meteoriten diskutiert. Man einigte sich aber schließlich auf die 1937/1939 von Bethe-Weizsäcker aufgestellte Fusionstheorie, nach der Sterne Wasserstoff in Helium umwandeln und die Proton-Proton-Reaktion, den sogenannten Bethe-Weizsäcker-Zyklus. Mehr über schizoide Neutrinos.
Schon in der Schule kam ich mit dieser Gesamtproblematik in Berührung, eine wirklich ernsthafte Beschäftigung mit der „Himmelsmechanik“ und im besonderen der N-Körper Problematik fand jedoch erst an der Technischen Hochschule statt. Es zeigte sich, dass man zwar eine Sonnenbahn numerisch bestimmen kann, weitergehende definitive Aussagen ohne Computer jedoch nicht treffen kann. Insbesondere waren bestimmte Probleme von Hand nicht zu lösen, so dass eine gewisse Unsicherheit blieb (dies bedeutet natürlich gleichzeitig, dass man ohne Computer eine solche Bahn zwar behaupten kann, sie jedoch nicht beweisen kann!). Als die für Privatmenschen verfügbaren Computer endlich gegen Mitte/Ende der Achtziger Jahre des letzten Jh. mit dem Intel 386 (insbesondere jedoch der FPU) so weit waren, dass man sich an solche Berechnungen wagen konnte, war eines meiner ersten Programme die numerische Bestimmung der Sonnenbahn. Dabei ging es unter anderem darum, ob sich unabhängig von den gewählten Anfangsbedingungen eine stabile Simulation ergibt.
War die Sonnenbahn für sich genommen schon eine absolute Sensation – denn damit ließen sich nun einfachst Planetensysteme außerhalb unseres Sonnensystems finden, man musste nur auf einen wobbelnden Stern achten – so wollte ich nun auch noch ein anderes Detail lösen. Wenn diese Sonnenbahn nämlich die Ursache (oder Hauptursache) der Energieproduktion (in diesem Fall nach dem Energieerhaltungssatz Energiewandlung) in der Sonne ist – und nicht der (hypothetische!) Bethe-Weizsäcker Zyklus – so war auch gleichzeitig eines der dringendsten Probleme der Astronomie gelöst: das Problem der „fehlenden Massen“ – mittlerweile schon richtiger mit „dunkle Massen“ bezeichnet. (Man beachte das Brückchen, das hier gebaut wird! Selbstverständlich lesen Physiker auch diese Seiten. Und da Astronomen täglich Gravitationslinseneffekte von gigantischen dunklen Massen sehen, wird immer deutlicher, dass die Energieproduktion in der Sonne nicht aus der heute favorisierten Fusionsenergie resultiert.) Denn dann müssen selbst riesige Sterne nicht mehr „selbstleuchtend“ sein, Sterne beginnen dann erst leuchtende Sterne zu sein, wenn sie von einem oder mehreren (schweren) Planeten dazu gebracht werden. Die fehlenden Massen fehlen dann plötzlich nicht mehr, sie sind da, es sind halt eben nur dunkle Massen, die wir aufgrund unserer lichtschwachen Fernrohre noch nicht entdeckt haben. (Ein anderes Problem, das Problem der „dunklen Energien“ hängt mit einer anderen Hypothese - der Urknall-Hypothese- zusammen, deren Implikationen wir hier jetzt nicht erörtern wollen. Jaja, man kann sich mit „schlechten“ Hypothesen ganz schönen Ärger einhandeln.)
Es gibt bis heute viele 'live' Beispiele im Netz wie Physiker in den letzten Jahren nach und nach verstanden, dass unsere Sonne wobbelt und was dies für die heutige Physik bedeutet. Ein anderes Beispiel ist die Geschichte des Wickipedia- Artikels. Immer mehr Sites schließen sich dem auf diesen Seiten gesagten an und versuchen ihrerseits die hier konstatierten Zusammenhänge zwischen der Sonnenbahn und Flares programmatisch zu belegen. Ein stärker wissenschaftlich orientierter Versuch diese Zusammenhänge zu verstehen. Und wenn sie den historischen Prozess des Umdenkens in der Physik selbst erleben wollen, können sie im Netz nach "Sonnenbahn" oder "solar orbit" oder "Sonnensystem" oder "solar system" suchen. Sie finden zur Zeit wissenschaftliche Seiten, die sowohl von der stillstehenden "fixierten" Sonne sprechen, als auch schon Seiten, die von der "wobbelnden" Sonne sprechen. An amerikanischen Universitären beginnt die wobbelnde Sonne zum normalen Unterrichtsstoff zu gehören. Eine andere Universität. Und wissenschaftliche Veröffentlichungen behandeln es schon als ganz normalen Fakt.
Wenn Sie, geneigter Leser, in der Astronomie zu Hause sind, so haben Sie nun mit Sicherheit die Überschrift verstanden, für die übrigen hier die kurze Erklärung: die mit den besten heute verfügbaren Teleskopen sichtbaren Sterne reichen bei weitem nicht aus, um die „Sternenhaufen“, so wie sie sich uns darstellen, aufgrund der Gravitationsgesetze zusammenzuhalten, erst recht lassen die äußeren Rotationsgeschwindigkeiten der Galaxien auf viel größere Massen im Zentrum schließen. Und da das Gravitationsgesetz keine Hypothese, sondern wie der Name sagt, ein erwiesenes Gesetz ist (mit Modifikationen durch die Relativitätstheorie), ergibt sich da ein ernsthaftes Problem.
Nun kann ich abschließend auch noch die Einleitung „Wie Wissenschaft funktioniert“ aufklären: Nachdem ich 1991 unsere wichtigsten astronomischen und physikalischen Institute über diese Sonnenbahn informiert hatte, wurde prompt 1995 das erste Planetensystem außerhalb unserem eigenen von Schweizer Astronomen gefunden, indem man nach „wobbelnden“ Sternen suchte. Mittlerweile hat man aufgrund wobbelnder Sonnen 343 extrasolare Planetensysteme gefunden, wohl gemerkt, noch 1991 konnte man von Physikern und Astronomen hören, wir seien das einzige Sonnensystem im Universum!! Allerdings hat man nur den phänomenologischen Teil meiner Erklärung aufgenommen – die Sonnenbahn, die Energieproduktion in der Sonne vermutet man weiterhin der selbstunterhaltenen Atomfusion geschuldet.
Wir alle haben uns daran gewöhnt, die Physik als exakte Wissenschaft anzusehen, da ihre auf der Erde gefundenen Gesetze unabhängig von Ort und Zeit jederzeit überprüfbar sind. Nun ist es aber so, dass wir heute bei den sehr kleinen und sehr großen Dingen die uns umgebende Natur nur durch ein Schlüsselloch sehen – das All von unserer äußerst begrenzten Warte, der Erde aus, das Atom mit Teilchenbeschleunigern etc. – und da zeigt es sich, dass in der Physik für ebenso „schwammige“ Hypothesen Platz ist, wie in den „unexakten“ Wissenschaften, den Geisteswissenschaften oder der Medizin. Und wurde die "wobbelnde" Sonne noch 1991 nicht Ernst genommen, so gibt es mittlerweile im Internet unzählige Professoren und ganze Universitäten, die die „wobbelnden“ Sterne für sich reklamieren möchten, die sich darin übertreffen, immer frühere Daten anzugeben, wann sie die „wobbelnden“ Sterne entdeckt haben wollen. Und dieselben, die diese Theorie 1991 nicht Ernst nahmen, haben heute Java-Applets auf ihren Internetseiten, mit denen sie den Besuchern ihrer Websites ausführlich erklären, warum Sonnen wobbeln und wieso man mit diesem Wissen extrasolare Planetensysteme finden kann und dass dies ja nur eine minimale – nicht nennenswerte - Korrektur am Keplerschen Modell sei (da braucht man selbstverständlich auch nicht zu sagen, woher man dieses Wissen denn plötzlich hat!). Da ich niemand zu nahe treten will, statt dessen hier der entsprechende Wikipedia-Artikel. Aber da auch ich mittlerweile gelernt habe im „Kaffeesatz“ zu lesen, dürfte der Wandel der Bezeichnungen „fehlende Massen“ zu „dunkle Massen“ schon andeuten, dass es nur noch eine Frage der Zeit ist, wann die ersten Java-Applets im Netz auftauchen, die vollkommen selbstverständlich erklären, dass die Energieproduktion in der Sonne der Sonnenbahn geschuldet sei und dass jetzt das Weltall auch wieder den physikalischen Gesetzen gehorcht!
Ganz wagemutige Astronomen vermuten jetzt auch schon, dass 40 Prozent aller Sterne Planeten haben müssen, andere sprechen schon von 70-80% und erste Aussagen der Art "Niemand weiß, wie braune Zwerge sich bilden" sind zu hören. Da ist es nur noch ein ganz kleiner Schritt zur Aussage "Niemand weiß, wie Sterne sich bilden". Und wenn man der derzeitigen wissenschaftlichen Literatur folgt (zb. "The Brown Dwarf — Exoplanet Connection", J. W. Mason,Springer 2008) dann ist dies heute schon ein Synonym.
Alte deutsche Website 2002-2006 Einige Links auf diesen alten Seiten zeigen heute ins Nichts. Ich werde daran nichts ändern, da ich diese Seiten mittlerweile als Dokumente betrachte.
Alte englische Website 2002-2006
Seit 2002 gibt es viele neue Fakten, die Sie lesen sollten
Wie Exoplanetensysteme gefunden werden und warum dies die Urknalltheorie obsolet macht
Astronomie des 21ten Jahrhunderts
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