Hale-Bopp – der siebenschweifige Himmelsbote - wissenschaft.de
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Hale-Bopp – der siebenschweifige Himmelsbote

Der helle Komet bringt neue Kunde vom Ursprung unseres Sonnensystems. Kaum ist das Spektakel um Hyakutake vorbei, erscheint der nächste Schweifstern am Nachthimmel: Hale-Bopp. Seinen Besuch bei der Erde nutzen die Astronomen, um den Ursprung des Sonnensystems zu egründen.

Wir leben in einer kometenreichen Zeit – nach einigen ärmlichen Jahrzehnten. Die Sterngucker freuen sich, doch es ist keineswegs selbstverständlich, daß die Schweifsterne alle nur in sicherer Entfernung vorüberziehen: Das jähe Ende des Kometen Shoemaker-Levy 9, der im Juli 1994 auf den Jupiter stürzte, hat nicht nur die Astronomen sehr eindrucksvoll daran erinnert, daß uns, wenn schon nicht der ganze Himmel, so doch Teile davon auf den Kopf fallen können. In der Frühgeschichte des Sonnensystems sind die Kometen sogar massenweise auf die Erde gestürzt.

Aber Kometen bergen nicht nur Gefahren, sondern auch Chancen. So brachte ihre Erforschung den Astronomen in den vergangenen Jahrhunderten immer wieder Fortschritte auch in anderen Teilen der Himmelskunde, von Informationen zur Größe der (damals bekannten) Welt über die Entdeckung einer unsichtbaren, von der Sonne ausgehenden Strömung bis hin zu wichtigen Spuren auf der Suche nach den Ursprüngen des Lebens.

Die Hoffnungen auf Hale-Bopp sind sehr hoch gesteckt: Alle Amateur-Astronomen erwarten ihn mit schußbereiter Kamera – die Prognosen sagen eine spektakuläre Erscheinung voraus, einen so hellen länglichen Nebelfleck, daß auch der flüchtige Blick zum Nachthimmel an ihm hängenbleibt. Die Profis erwarten ihn mit ihrem ganzen Arsenal an Untersuchungsmethoden: Er soll in der Reihe der Schrittmacher, die die Kometen bisher für die astronomische Forschung waren, einen neuen Höhepunkt markieren.

Vor mehr als 2300 Jahren hatte Aristoteles den Kometen die Zugehörigkeit zum Himmel verweigert: Sie paßten mit ihrem chaotischen Verhalten nicht in sein Bild von einer himmlischen Vollkommenheit, die durch Ordnung und Beständigkeit geprägt war – der heute noch gebräuchliche Begriff „Kosmos“ stammt von dem griechischen Wort für „Ordnung“. Statt dessen siedelte Aristoteles die Kometen in den höchsten Schichten der irdischen Lufthülle an. Für ihn waren sie nichts anderes als Ausdünstungen der Erde, die aus Sumpfgebieten und Höhlen aufstiegen und schließlich von der Sonnenhitze entzündet wurden. Aristoteles wurde von der Nachwelt eine so große Autorität zugedacht, daß seine Ansichten über die Natur fast zwei Jahrtausende lang als unfehlbar galten. Die Revolution gegen Aristoteles begann im 16. Jahrhundert. Einer der ersten Aufrührer war der Däne Tycho Brahe, der später von Johannes Kepler als „Reformator der Astronomie“ bezeichnet wurde. Im November 1572 beobachtete er das Aufleuchten eines „neuen Sterns“. Aufgrund seiner Messungen konnte Brahe dieses Objekt eindeutig „weit jenseits der Mondbahn“ ansiedeln – und rüttelte damit an der ewigen Unvergänglichkeit des gestirnten Himmels.

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Fünf Jahre später, am 13. November 1577, fiel Brahe erneut die Rolle eines Bilderstürmers zu. An jenem Abend bemerkte er kurz nach Sonnenuntergang am Westhorizont einen hellen Lichtpunkt, dessen Ort zu keinem bekannten Stern oder Planeten paßte. Als das Objekt allmählich einen langen rötlichen Schweif entwickelte, wußte Brahe, daß sein sehnlichster Wunsch seit der Entdeckung des „neuen Sterns“ in Erfüllung gegangen war: Er hatte einen Kometen gefunden.

Allerdings dürfte es ihm nicht nur um die reine Betrachtung eines solch seltenen Ereignisses gegangen sein. Brahe machte sich sogleich daran, die Entfernung des Kometen zu bestimmen, um herauszufinden, ob Aristoteles vielleicht auch in diesem Punkt unrecht hatte.

Das trübe Novemberwetter verlangte ihm viel Geduld ab, denn er konnte erst nach zehn Tagen seine Messungen beginnen. Schon nach einigen Tagen schloß er aus der Bewegung des Kometen, daß dieser mindestens 30mal weiter von der Erde entfernt sein mußte als der Mond – er konnte also nicht bloß eine atmosphärische Erscheinung sein, wie Aristoteles geglaubt hatte.

Als im Herbst 1680 wieder einmal ein besonders auffälliger Komet am Himmel erschien, wurde auch die Aufmerksamkeit eines jungen Engländers geweckt, der sich zu der Zeit in Frankreich aufhielt: Edmond Halley. Obwohl gerade erst 24 Jahre alt, hatte Halley mit einer Vermessung von Sternen des südlichen Himmels bereits einen gewissen Ruhm erlangt, der ihm den Beinamen „Südlicher Tycho“ und die Mitgliedschaft in der Royal Society eingetragen hatte.

Ganz auf den Spuren Tycho Brahes wollte Halley herausfinden, auf welchen Bahnen sich die Kometen denn nun wirklich bewegen. Zurück in England diskutierte er das Problem mit Isaac Newton, der ihn auch durch die gemeinsame Mitgliedschaft in der Royal Society kannte und schätzte.

Newton hatte den Kometen ebenfalls beobachtet und war zu dem Schluß gekommen, daß dieser sich unmöglich geradlinig durch das Sonnensystem bewegt haben konnte. Vielmehr mußte er im sonnennächsten Punkt seiner Bahn fast eine Kehrtwende gemacht haben – andernfalls hätte er nicht so rasch wieder von der Sonne wegeilen können.

Newton besaß sogar das mathematische Rüstzeug, um die Form der Bahn zu bestimmen – schließlich hatte er rund 15 Jahre zuvor eine Theorie der Gravitation aufgestellt, die entsprechende Berechnungen erlaubte. Doch das Manuskript verstaubte unveröffentlicht in seinem Arbeitszimmer. So konnte er Halley nur den Tip geben, es einmal mit einer Parabel oder einer langgestreckten Ellipsenbahn zu versuchen. Die mühsamen Rechenarbeiten dazu überließ er dem Jüngeren.

Halleys Studien dauerten – mit Unterbrechungen – fast ein Vierteljahrhundert. Er ließ sich von der Idee leiten, daß Kometen den Einflußbereich der Sonne nicht verlassen, sondern auf noch so langgestreckten Ellipsenbahnen immer wieder zurückkehren. Wenn es ihm gelang, diese Wiederkehr zu beweisen, würde man den Einflußbereich der Sonne abstecken können, der damals noch „gleich hinter dem Saturn“ aufhörte, wo die Sphäre der Fixsterne begann.

Im Jahre 1705 schließlich – Isaac Newton war inzwischen Präsident der Royal Society geworden – stellte Edmond Halley die Ergebnisse seiner mühevollen Berechnungen der königlichen Gesellschaft vor. Er war zu der Auffassung gelangt, daß die Kometen von 1531, 1607 und 1682 identisch gewesen sein mußten und wagte entsprechend die Voraussage, daß dieser Komet im Jahre 1758 wiederkehren werde.

Ein Komet aber, der 75 Jahre für einen Umlauf braucht und sich dabei der Sonne bis auf rund 0,6 Astronomische Einheiten nähert, muß sich andererseits bis auf etwa den 35fachen Abstand Sonne-Erde von ihr entfernen. Damit war der Einflußbereich der Sonne gleichsam über Nacht stark erweitert worden, denn der Saturn, der bislang die Grenze markierte, ist nur knapp zehnmal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde. Mehr noch: Da auch die nächsten Sterne offenbar keinen erkennbaren Einfluß auf diesen Kometen ausübten, mußten sie um ein Vielfaches weiter entfernt sein: Die Kometenforschung hatte die bekannte Welt aufgebläht.

Während die Kometen selbst sich also wie ordentliche Mitglieder der Sonnenfamilie verhielten und den Gesetzen der Himmelsmechanik folgten, schienen ihre Schweife der Schwerkraft zu trotzen, denn sie zeigten offenkundig stets von der Sonne weg.

Nachdem Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen um die Mitte des vergangenen Jahrhunderts die Methode der Spektralanalyse entwickelt hatten, konnte der italienische Astronom Giovanni Battista Donati an „seinem Kometen“ von 1858 erstmals die Schweifzusammensetzung studieren.

Dabei kam heraus, daß der breite, leicht geschwungene Schweif lediglich das Sonnenlicht reflektierte. Er bestand offenbar aus feinen Staubteilchen, die im Sonnenlicht aufleuchteten. Demgegenüber mußten Teile des Kometenkopfes und die Materie im Bereich eines zweiten, recht geradlinig verlaufenden Schweifes auch selbst Licht aussenden. Denn hier sah Donati helle, leuchtende Spektrallinien beziehungsweise schmale Bänder. Diese geradlinigen Schweife bestanden also offenbar aus Gasteilchen, die durch eine geheimnisvolle Kraft zum Leuchten angeregt wurden.

Damit mußten aber auch die Kometen selbst aus Gas und Staub bestehen. Unklar blieb zunächst nur, ob sich das Gas als Eis auf einzelnen Staubkörnern niedergeschlagen hatte, die im lockeren Verbund ähnlich einer fliegenden Sandbank die Sonne umrundeten, oder ob ein Komet einen festen, zusammenhängenden Kern besitzt.

Erst in der Mitte unseres Jahrhunderts wurde dieses Geheimnis weitgehend gelöst – eine Meisterleistung von drei Kometenforschern: Der amerikanische Astronom Fred Whipple entwickelte sein Modell vom Kometenkern als „schmutzigem Schneeball“. Der Niederländer Jan Hendrik Oort schuf die Vorstellung von einer ausgedehnten „Wolke“ aus vielen Hundertmilliarden schlummernden Kometenkernen am Rand des Sonnensystems. Der deutsche Astrophysiker Ludwig Biermann fand eine Erklärung für die rätselhafte Ausrichtung der Kometenschweife. Er sagte die Existenz eines beständig von der Sonne ausgehenden Partikelstroms voraus: Kometenschweife flattern im „Sonnenwind“.

Biermann ermittelte sogar die Geschwindigkeit dieser Strömung: rund 500 Kilometer pro Sekunde. Ende der fünfziger Jahre beobachteten die ersten unbemannten Mondsonden den Sonnenwind – und sie bestätigen eindrucksvoll Biermanns Vorstellungen. Aber auch Fred Whipple erlebte vor fast elf Jahren die grundsätzliche Bestätigung seines Kometenmodells: In der Nacht zum 14. März 1986 zog die europäische Raumsonde Giotto 600 Kilometer nah am Kern des Kometen Halley vorbei und übermittelte zahlreiche Bilder, die eindeutig ein zusammenhängendes, längliches Gebilde zeigen: Der kartoffelförmige Kern des Kometen Halley ist rund 16 Kilometer lang und etwa 9 Kilometer dick.

Deutlich größer dürfte der Kern von Hale-Bopp sein, der schon über eine Rekordentfernung von mehr als einer Milliarde Kilometer im Juli 1995 von zwei Amateur-Astronomen entdeckt wurde. Nur dann ist zu verstehen, daß Hale-Bopp dort draußen zwischen Jupiter und Saturnbahn rund 250mal heller erschien als der Komet Halley in vergleichbarer Entfernung.

Ob Hale-Bopps Größe und Aktivität allerdings ausreichen, um Ende März über fast 200 Millionen Kilometer Entfernung so hell zu erscheinen wie Hyakutake im März vergangenen Jahres über eine Distanz von lediglich 15 Millionen Kilometern, bleibt abzuwarten. Es spricht einiges dafür – doch bei Kometen kann man nie sicher sein.

Hermann-Michael Hahn

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