Spiralgalaxie in Heidelberg

 Spiralgalaxie aus Glas und Beton: Das neue Haus der Astronomie auf dem Königstuhl bei Heidelberg ist architektonisch wie inhaltlich ein Meisterwerk. Bild: Doris Anders, MPIA
Spiralgalaxie aus Glas und Beton: Das neue Haus der Astronomie auf dem Königstuhl bei Heidelberg ist architektonisch wie inhaltlich ein Meisterwerk. Bild: Doris Anders, MPIA
Astronomen sind immer schon erhaben über die irdischen Dinge und dem "Höheren" zugewandt. So auch in Heidelberg. Während sich die Touristen durch die Romantiker-Stadt am Neckar schieben, herrscht hoch oben auf dem Königstuhl, dem 568 Meter hohen bewaldeten Hausberg der Universitätsstadt, nicht der Trubel des Alltags, sondern die konzentrierte Stille des All-Tags. Das Max-Planck-Institut für Astronomie hat hier seinen Sitz, ebenso die Landessternwarte ? und jetzt wird der Berg auch zum Königsthron der Astronomie-Didaktik. Am 16. Dezember 2011 wurde das Haus der Astronomie eingeweiht ? architektonisch wie inhaltlich ein Meisterwerk.
Sturm und Regenschauer peitschten unter dem bedeckten Himmel ? nichts für romantische Sternenblicke; und selbst das erdnächste Gestirn, die Sonne, war nicht zu sehen an diesem grauen Freitagmittag. Trotzdem herrschte sonnige Stimmung im einladenden Foyer. Und alle hatten gute Laune. Was nicht verwundert, war doch ein ambitioniertes Projekt zu einem fulminanten Abschluss gekommen. Der aber zugleich als Startschuss diente für eine deutschlandweit einmalige Institution: Das Haus der Astronomie (HdA) wurde offiziell eröffnet. (Inoffiziell war es schon einige Wochen in Betrieb und hatte auch bereits Schülervorträge und ein Festkolloquium veranstaltet.)

Eine astronomische Erfolgsgeschichte

Dass das HdA auf dem Königstuhl entstand, ist kein Zufall, sondern hat eine lange Vorgeschichte. 1969 nahm dort das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) seinen Betrieb auf. Mit rund 250 Mitarbeitern (darunter etwa 130 Wissenschaftler und Techniker sowie 50 Nachwuchs- und Gastwissenschaftler aus dem In- und Ausland) gehört es inzwischen nicht nur in Deutschland, sondern weltweit zu den wichtigsten astronomischen Forschungsinstitutionen. Es sorgt regelmäßig mit eindrucksvollen Erkenntnissen für Aufsehen, auch in den allgemeinen Medien ? besonders mit Forschungen zu Planetensystemen, Sternen und Galaxien.

Der MPIA-Gründungsdirektor Hans Elsässer schuf 1962, damals war er noch Direktor der Landessternwarte, zusammen mit seinen Kollegen Rudolf Kühn und Karl Schaifers eine neue Zeitschrift, die aktuelle astronomische Erkenntnisse über den akademischen Bereich hinaus verbreiten sollte: "Sterne und Weltraum" (SuW). Dieses gehaltvolle Monatsmagazin erscheint ? und floriert! ? bis heute und wird nach wie vor in enger Zusammenarbeit mit dem MPIA erstellt. 1981 übernahm Jakob Staude die Chefredaktion ? bis zum Jahr 2007, als er die Leitung Uwe Reichert übergab; noch immer wirkt er als SuW-Mitherausgeber (zusammen mit Thomas Henning vom MPIA und Matthias Bartelmann vom ZAH). Nicht nur das Universum expandierte seither, sondern unter Staudes Ägide auch die Zeitschrift: Waren anfangs 1.500 Exemplare verkauft worden, sind es inzwischen gut 22.000 jeden Monat. Die Redaktion wuchs ebenfalls, und es wurde im Kellergeschoss eines MPIA-Gebäudes allmählich zu eng.

2001 kam es in Deutschland zum "PISA-Schock": Die Leistungen deutscher Schüler lagen in naturwissenschaftlichen Fächern signifikant unter dem OECD-Mittelwert. Hier bestand also wichtiger Aufholbedarf, denn ohne eine gute (natur)wissenschaftliche Bildung ist eine moderne Gesellschaft letztlich nicht existenz- und konkurrenzfähig. Jakob Staude machte, wie viele andere, die Erfahrung, dass sich Jugendliche sehr wohl für Naturwissenschaften begeistern lassen ? besonders für Astronomie und verwandte Gebiete. Dies wollte er für den Schulunterricht nutzen. So entstand das Projekt Wissenschaft in die Schulen! (WIS). Dabei wurden monatlich zu ausgewählten, didaktisch konzipierten SuW-Artikeln viele Materialien kostenlos im Internet bereitgestellt. Dies ermöglichte es, aktuelle Forschungsthemen direkt in den Unterricht zu integrieren. Vor allem Oliver Schwarz (Universität Koblenz-Landau) verfasste seit 2003 viele WIS-Beiträge. 2005 wurde WIS ein Vollzeit-Projekt dank der Unterstützung der Klaus Tschira Stiftung (KTS). Sie finanzierte zunächst eine auf zwei Jahre befristete Vollzeitstelle. Angesiedelt wurde sie an der Landesakademie für Lehrerfortbildung (damals in Donaueschingen) in Gestalt des in Jena habilitierten Astronomiedidaktikers und Astronomen Olaf Fischer. Er konzipierte nicht nur weitere Materialien für die Ober-, sondern ab 2006 auch für die Mittelstufe. Außerdem gab es Praxistests am Helmholtz-Gymnasium in Heidelberg. Inzwischen kümmert sich WIS auch um andere Themengebiete. Mittlerweile stehen rund 200 WIS-Materialien online.

Neben SuW und WIS florierte die astronomische Öffentlichkeitsarbeit in Heidelberg auch auf andere Weise. Jakob Staude übernahm die Pressearbeit am MPIA, unterstützt von Klaus Jäger (MPIA) und Holger Mandel (Landessternwarte). Neben Führungen und Veranstaltungen (zum "Tag der offenen Tür" kamen ab 1979 bis zu 11500 Besucher jedes Jahr) lockte außerdem die Vortragsreihe Astronomie am Sonntag Vormittag viele interessierte Menschen auf den Königstuhl. Hinzu kamen Schülerpraktika und Girls? Days. 2005 wurde auch der gemeinnützige Verein Astronomieschule e.V. an der Landessternwarte gegründet, der Kinder aller Altersstufen die Astronomie nahe bringt. 2009, im Jahr der Astronomie, spielte er eine wichtige Rolle als "Cornerstone Project" des internationalen, von der EU geförderten "Universe Awareness"-Programms.

Eine Idee wird geboren

Alle diese Entwicklungen führten zu einem Platzproblem auf dem Königstuhl. Deshalb kam Jakob Staude 2007 auf die Idee, ein Haus der Astronomie (HdA) neben dem MPIA zu errichten. Es sollte Veranstaltungsräume, einen Hörsaal und Büroräume beherbergen und die Heidelberger Aktivitäten rund um die Astronomie bündeln sowie Ort der SuW-Redaktion werden. Daraufhin stellten Hans-Walter Rix und Joachim Wambsganss einen Projektantrag an die Klaus Tschira Stiftung. Rix ist MPIA-Direktor, Wambsganss Direktor vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH). Es ist 2005 aus dem Zusammenschluss der bisherigen Landesforschungseinrichtungen Astronomisches Rechen-Institut (ARI) und Landessternwarte Königstuhl (LSW) mit dem Institut für Theoretische Astrophysik (ITA) der Universität Heidelberg hervorgegangen und mit rund 180 Wissenschaftler, Doktoranden und Diplomanden die größte universitäre Forschungseinrichtung für Astronomie in Deutschland. Die Resonanz der Klaus Tschira Stiftung war ausgesprochen positiv: Falls sich Träger für ein langfristiges Projekt fänden, würde die Stiftung den HdA-Bau und seine technische Ausstattung finanzieren.

Und dieses Ziel wurde erreicht. Am 10. Dezember 2008 gab die KTS als Bauherrin zusammen mit der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) die HdA-Gründung in einer gemeinsamen Pressekonferenz bekannt. Die MPG würde über das MPIA als Betreiberin fungieren. Als weitere Partner kamen die Stadt Heidelberg (über ihre Stiftung Jugend und Wissenschaft) und die Universität Heidelberg (mit dem ZAH) hinzu, die Personalstellen bezahlen. Die KTS und das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg beteiligen sich außerdem an den Kosten für eine befristete Stelle.

Klaus Tschira entwickelte die Idee eines Gebäudes von der Form einer Spiralgalaxie. Beauftragt wurde das Darmstädter Architekturbüro Bernhardt + Partner. Als Zentrum wurde ein Hörsaal mit rund 100 Plätzen anvisiert sowie einer geneigten Planetariumskuppel von zwölf Metern Durchmesser. Ringsum windet sich spiralförmig eine breite Rampe, die auch die beiden zueinander versetzten zweistöckigen "Spiralarme" mit dem Vortrags- und Büroräumen miteinander verbindet. Der Ausstellungsbereich, die Arbeits-, Labor- und Seminarräume bieten erstklassige Arbeitsbedingungen. Im Untergeschoss gibt es Platz unter anderem für Heizung und Kühlung, wobei das Gebäude die Erdwärme nutzt (Geothermie). Erster Spatenstich erfolgte am 13. Oktober 2009, wetterfest war das HdA bereits im Herbst 2010, so dass der Innenausbau zügig voran ging. Über den Baufortschritt konnte sich jeder täglich ein Bild machen, denn vom MPIA aus wurde er ständig mit einer Webcam dokumentiert.

Von Menschen und Sternen

Während sich das HdA physisch entwickelte und im Oktober 2011 bezugsfertig wurde, fand auch sein Personal zusammen.

Jakob Staude als Initiator wirkte von Anfang an mit. Als Leiter wurde Markus Pössel gewonnen, der am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Golm bei Potsdam geforscht hatte, 2005 bei der großen Einstein-Ausstellung in Berlin mitwirkte und ab 2007 als Senior Science Advisor für das World Science Festival in New York arbeitete; er ist auch erfolgreicher Buchautor, Blogger, Gründer des vorzüglichen Internet-Portals Einstein-online zur Relativitätstheorie und seit 2010 zudem Leiter der Öffentlichkeitsarbeit des MPIA. Hinzu kamen unter anderem Olaf Fischer (der WIS ins HdA einbringt), Cecilia Scorza (zuständig vor allem für Lehrer und Schüler der Klassenstufen 5 bis 10) und Carolin Liefke (Astronomin von der Hamburger Sternwarte, die sich unter anderem bei astronomischen Beobachtungsabenden mit den hauseigenen Teleskopen engagiert das ESO Science Outreach Network betreut und didaktische Projekte wie den "Fernrohrführerschein" und die Planetoidensuche mit dem Pan-STARRS-Teleskop).

"Ziel des Hauses der Astronomie ist es, die Faszination der Astronomie in die breite Öffentlichkeit und in die Schulen zu tragen und den Austausch der Astronomen untereinander und mit den Kollegen angrenzender Wissensgebiete zu fördern", sagt Markus Pössel. "Dazu führen wir zum Beispiel Veranstaltungen für die allgemeine Öffentlichkeit, Workshops für Schüler und Fortbildungen für Lehrer durch, unterstützen Schülerforschungsprojekte, engagieren uns bei Ausstellungen und bei der Visualisierung astronomischer Phänomene und unterstützen Vertreter der Medien bei der Berichterstattung über astronomische Inhalte. Für die Allgemeinheit wird das Haus der Astronomie durch Führungen ? mit Voranmeldung ? sowie im Rahmen öffentlicher Vortragsveranstaltungen zugänglich sein. Für Schulklassen besteht die Möglichkeit, an Workshops im Haus der Astronomie teilzunehmen."

Das Haus der Astronomie entfaltet nun also zahlreiche Aktivitäten:

? Informationen über Astronomie ? mit der Zeitschrift "Sterne und Weltraum", durch Pressemitteilungen, Vorträge, das ESO Science Outreach Network und diverse Aktionen
? Veranstaltungen ? für die allgemeine Öffentlichkeit, Schulklassen, Kindergartenkinder, Lehrer, Erzieher und Studenten
? Ausbildung und Fortbildung ? für Lehrer, Erzieher, Lehramtsstudenten, Astronomiestudenten und Journalisten
? Entwicklung didaktischer Materialien ? von Unterrichtsunterlagen und Experimentierkoffern bis zu Multimediaproduktionen
? Astronomische Beratung ? für Schule, Ausstellungen, Publikationen und anderes
? Forschen für alle ? von Citizen Science und Schülerforschungsprojekten bis zum Wissenschaftsaustausch
? Förderung astronomischer Vernetzung ? innerhalb Deutschlands und international, unter Forschern und Wissenschaftskommunikatoren

Eine Beobachtungsstation mit Platz für die Kleinteleskope des HdA ist auf dem Gelände der benachbarten Landessternwarte in Vorbereitung.

Von Sternen und Menschen

Am 16. Dezember 2011 wurde das Haus der Astronomie offiziell eröffnet. Dies wurde in einer mehrstündigen Veranstaltung gefeiert.

Zunächst begrüßte Thomas Henning, der Geschäftsführende Direktor des Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), die etwa 100 geladenen Gäste. Schmunzelnd zitierte er auch Goethe, der zwar nicht viel von der Astronomie verstand, aber sich umso dezidierter über sie äußerte: "Die Astronomie ist mir deswegen so wert, weil sie die einzige aller Wissenschaften ist, die auf allgemein anerkannten, unbestreitbaren Basen ruht, mithin mit voller Sicherheit immer weiter durch die Unendlichkeit fortschreitet. Getrennt durch Länder und Meere teilen die Astronomen, die geselligsten aller Einsiedler, sich ihre Elemente mit und können darauf wie auf Felsen fortbauen" (Dies sollte Goethe übrigens auf den Tag genau vor 99 Jahren gesagt haben, am 16. Dezember 1812, laut Kanzler F. v. Müllers "Unterhaltungen mit Goethe").

Die zahlreichen Grußworte eröffnete Peter Gruss, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft. Er spannte einen weiten Bogen von Johannes Keplers ?Somnium? (lateinisch: der Traum), gewissermaßen dem ersten Science-Fiction-Roman, zum noch futuristischen Weltraumtourismus ("70 Millionen Dollar für eine Mondreise"). Er warb dafür, die Astronomie als "Trojanisches Pferd" zu verwenden, um Schüler für mathematisch-naturwissenschaftlich-technische Fächer zu beteiligen. "Wir haben jedes Jahr 35000 Studienabgänger zu wenig."

Theresia Bauer, die baden-württembergische Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst, betonte ebenfalls "die ungeheuere Faszination der astronomischen Forschung", die weit über naturwissenschaftliche Aspekte hinausreiche und auch zur allgemeinen Urteilsfähigkeit beitrage. Das Haus der Astronomie habe eine wichtige Mittlerfunktion, denn "wir brauchen Begeisterung für Wissenschaft, wenn entschieden wird, wohin die begrenzten öffentlichen Gelder gehen."

Gabriele Warminski-Leitheußer, die Ministerin für Kultus, Jugend und Sport des Landes Baden-Württemberg, gab angesichts der Sternenweite zu, dass die "Fragen der Politik doch sehr relativ" seien. Sie versteht Bildung als "über Grenzen hinauszudenken, nach Grenzen zu suchen, sich nicht entmutigen zu lassen durch die Kleinheiten des Alltags".

Bernhard Eitel, der Rektor der Universität Heidelberg, würdigte die Stadt als "Hotspot der astrophysikalischen Forschung in Deutschland" und freute sich ? getreu dem Universitätsmotto "semper apertus" ("immer offen") ?, das HdA nicht nur institutionell zu unterstützen, sondern auch als ein "physisch sichtbares Instrument der Translation" für alle im erweiterten Campus zu haben, das heißt bei der Übersetzung von Spezialwissen mitzuwirken.

Eckart Würzner, der Oberbürgermeister der Stadt Heidelberg (die er als "knowledge perl" bezeichnete, was nicht übertrieben ist angesichts der deutschlandweit wohl höchsten Wissenschaftsdichte), lobte das Haus der Astronomie ebenfalls als eine "beispielgebende Idee der Wissenschaftsvermittlung". Er stellte auch den integrierenden und kooperativen Aspekt heraus, der sich durch die gesamte Konzeption zieht.

Wie baut man eine Galaxie?

Ein Höhepunkt der Veranstaltung war dann die launige Rede des Stifters Klaus Tschira, der erzählte, dass er aufgrund seines astronomischen Interesses schon in der Schule den Spitznamen "Planetenheini" bekam. Der diplomierte Physiker und SAP-Mitbegründer wollte kein Haus haben, das einem "Schuhkarton" oder einer "Zigarrenkiste" glich. Er hatte stattdessen gleich zwei Ideen für einen symbolträchtigen Bau: die Form des Ringplaneten Saturn oder einer Spiralgalaxie vergleichbar mit der Whirlpool-Galaxie (M 51). Die Entscheidung fiel dann zu galaktischen Gunsten. Das HdA ist übrigens nicht die erste "Wissenschaftsarchitektur" Tschiras ? das von der KTS finanzierte EMBL Advanced Training Centre auf dem Campus der Universität Heidelberg verkörpert ebenfalls ein Kunstwerk der Natur: Die Doppelspiralstruktur der Erbsubstanz DNA. "Ich baue ganz gerne Sachen, denen man von weitem schon ansieht, was darin betrieben wird", erläuterte Tschira seine Wahl.

Unmittelbar vor der Einweihung hatten er und seine Stiftung das Gebäude der Max-Planck-Gesellschaft mit notarieller Beglaubigung geschenkt. (Über die Kosten hüllt sich die Stiftung in Schweigen, sie lagen aber sicherlich über zwölf Millionen Euro und somit deutlich über den ursprünglich beantragten vier Millionen Euro.)

Die ungewöhnliche Form des Hauses war eine große technische Herausforderung. Es ließ sich nicht mehr eindeutig mit zweidimensionalen Plänen beschreiben, daher mussten die Planer in einem dreidimensionalen Datenraum arbeiten. Es gibt kaum rechte Winkel im Bau, so dass höchste Präzision nötig war ? fast täglich wurde der entstehende Rohbau vermessen, um das Computermodell zentimetergenau umzusetzen. Auch die Statik ist nicht trivial: So scheinen die "Spiralarme" auf mittig angebrachten Säulen zu ruhen.

Einen faszinierenden Einblick in den komplexen und doch so rasanten Bau des 2700 Quadratmeter fassenden Hauses gab der Architekt Manfred Bernhardt. Titel seines Vortrags: "Wie baut man eine Galaxie?". Zur Entwicklung der Gebäudeform experimentierten die Architekten zunächst mit einem selbst erstellten Computermodell einer Spiralgalaxie. Die Bewegung der immerhin 1000 digitalen Gestirne (freilich "nichts" im Vergleich zu den Supercomputer-Simulationen der Anstronomen) inspirierten dann die architektonische Form. Am 10. Dezember 2008 stellten die Architekten ihr Modell vor. "Wir haben Tschiras Vision eine Form gegeben."

"Bei dem auf den ersten Blick punksymmetrischen Gebäude sind sowohl die Geschossebenen als auch die Fassade um das Zentrum gedreht. Die Krümmung der Schweifarme der Galaxie wird zum Zentrum hin stetig stärker", beschrieb es Manfred Bernhardt. "Ebenso nimmt die Höhe der verglasten Fassadenbänder ab und der Anteil der zweifach gekrümmten Metallfassade nimmt zu. Dadurch wird die Galaxie nicht als zweidimensionales Bild umgesetzt, sondern als räumliches Gebilde von Umlaufbahnen. Die gewundenen Spiralarme mit den Nutzebenen sind um ein halbes Geschoss versetzt und unterstützen zusätzlich die Gebäuderotation um den Kern. Querbezüge zwischen den Räumen der beiden Spiralarme lassen den Besuchern und Nutzern die außergewöhnliche Gebäudeform frei erleben."

Die zentrale Kuppel wurde aus 24 vorgefertigten Segmenten zusammengesetzt. Darunter befindet sich der multifunktionale Hörsaal mit 101 Sitzplätzen, der mit modernster, multimedialer Technik ausgestattet ist. Auch sonst kamen viele Fertigbauteile zum Einsatz, was enorm Zeit sparte. Für die Fassade waren über 300 verschiedene Elemente nötig, von denen es jedes nur ein- oder zweimal gibt, weil die Krümmung überall unterschiedlich ist. Auch das war Präzisionsarbeit, denn die Teile konnten auf der Baustelle nicht mehr angepasst werden. "So etwas macht man nur im Automobilbau, aber da werden zunächst einmal tausend Testfahrzeugte produziert", meinte Bernhardt. Doch es klappte auf Anhieb. "Bei 18 Grad Celsius beträgt die Fugenbreite nur zehn Millimeter", sagte Bernhardt stolz. Nur drei Teile mussten zweimal gefertigt werden ? aber nicht, weil sie nicht passten, sondern weil sie beim Transport beschädigt wurden.

Nach der kurzweiligen Powerpoint-Präsentation erfolgte die symbolische "Schlüsselübergabe". Statt eines Schlüssels überreichter Bernhardt Klaus Tschira jedoch ein kleines Modell des HdA, der es wiederum an Peter Gruss, Thomans Henning und Markus Pössel weitergab.

Reise durch Raum und Zeit

Dann kam die Wissenschaft selbst zum Zug. Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie, sprach nicht mehr nur über die Astronomie, sondern direkt von ihr. Er hielt den Festvortrag mit dem Titel "Der Kosmos ? unser bestes Labor für extreme Physik?. Er stellte vor, was er und seine Kollegen weltweit bereits über die 13,7 Milliarden Jahre währende Geschichte des Universums herausgefunden haben und widmete sich besonders den "Extremisten" im All: Weißen Zwergen, Neutronensternen, Schwarzen Löchern und Sternexplosionen. Die energiereichsten Strahlen, Röntgen- und Gammastrahlung, geben genauso Kunde von den brachialen Prozessen wie die ? noch nicht direkt nachgewiesenen ? Gravitationswellen.

Einen optisch opulenten Abschluss der Veranstaltung bot zuletzt Markus Pössel. Er führte das digitale Planetarium vor und nahm die Zuschauer mit auf eine virtuelle Reise von der Erde durchs Sonnensystem und hinaus in die Sternenwelt. Die Computeranimation basierte größtenteils auf echten astronomischen Daten. Manche der Simulationen, die von den neuen Velvet-Projektoren von Zeiss prachtvoll dargestellt wurden, stammten von den Heidelberger Astronomen.

Bei der faszinierenden Reise durch Raum und Zeit wurde deutlich, wie sich die Sternbilder verschieben ? die Entfernungen der einzelnen Sterne sind ja sehr unterschiedlich, und was uns zum Beispiel als Orion erscheint, würde aus einer anderen Perspektive völlig anders aussehen ? und wie klein der Ausschnitt ist, den wir von der Milchstraße mit bloßem Auge überhaupt einsehen können. Dann ging es noch weiter hinaus ins All. Die Kollision der Milchstraße mit dem Andromedanebel in wenigen Milliarden Jahren lief binnen weniger Minuten ab; die Zuschauer flogen durch die Lokale Galaxiengruppe und hinaus durch gigantische Leerräume sowie Haufen und Superhaufen von Galaxien; sie erkundeten das ominöse Netzwerk der Dunklen Materie und stießen bis an den Rand des beobachtbaren Universums, den die Kosmische Hintergrundstrahlung markiert, das erste Licht seit dem Urknall. (Im Computer lässt sich unsere visuelle "Himmelshohlkugel" sogar von "außen" betrachten.) Dann ging es mit virtueller Überlichtgeschwindigkeit zurück zu irdischen Genüssen: einem Imbiss sowie individuellen Rundgängen durch die bislang einzige Spiralgalaxie auf Erden.
© wissenschaft.de ? Rüdiger Vaas


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