Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Informationsgewinnung in der astronomischen Forschung
Astronomen bei der Beobachtung von weit entfernten Galaxien und Galaxienhaufen am „Rand der
Welt“ gewinnen. Moderne Elementarteilchenphysik (Stichwort Superstringtheorie) ist ohne Bezug auf
die Astrophysik kaum mehr denkbar. Physikalische Prozesse, wie sie kurz nach dem „Urknall“
stattgefunden haben, sind auf der Erde experimentell nur begrenzt nachvollziehbar (z.B. in der
Herstellung eines Quark-Gluonenplasmas bei Schwerionenstößen). Andernfalls implizieren diese
Prozesse auf eine extrem fein abgestimmte Art und Weise, wie sich der überschaubare Kosmos nach
diesem für uns singulären Ereignis weiter entwickelt. Kosmologische Theorien sollten z.B. eine
Erklärung dafür liefern, warum sich großräumig Galaxienhaufen in wabenartige Strukturen anordnen,
die riesige Leerräume (sogenannte „Voids“) umschließen. Moderne Quantenfeldtheorien müssen sich
daran messen lassen, ob sie mit derartigen Strukturbildungsprozessen vereinbar sind: Stichwort sind
„kosmische Hintergrundstrahlung“ und „nichtbaryonische Dunkle Materie“. Und auch die noch immer
völlig geheimnisvolle „Dunkle Energie“ soll nicht unerwähnt bleiben.
Experimentelle Astrophysik. Was ist das? Viele Fragestellungen der modernen Astrophysik werden
mittlerweile bei Experimenten in Labors untersucht. In der Planetenphysik simuliert man z.B. das
Verhalten verschiedener Gesteine und Minerale unter hohem Druck, wie er im Innern der Erde oder bei
anderen Planeten auftritt. Schon lange wurde vermutet, daß im Innern der Planeten Jupiter und Saturn
Wasserstoff in einer besonderen Form vorkommt, der als „Metallischer Wasserstoff“ bezeichnet wird.
Bei Hochdruckexperimenten – z.B. im Lawrence Livermore-Laboratorium – konnte er kurzzeitig
hergestellt und seine Eigenschaften bestimmt werden.
In Chemie-Labors untersucht man die Infrarot-, Mikrowellen- und Radio-Strahlung hochverdünnter
molekularer Gase, um ihre Spektren auszumessen. Auf diese Weise werden Grundlagen geschaffen die
wiederum Astronomen helfen, um z.B. aus radioastronomischen Beobachtungen von kühlen
Molekülwolken deren chemische Beschaffenheit abzuleiten. Aus diesen Molekülwolken entstehen
durch Kontraktion neue Sterne und um diese Sterne neue Planetensysteme. Außerdem untersucht man
im Labor, wie sich Staubteilchen im interstellaren Raum verhalten, wie es dazu kommt, daß sie sich
unter den Bedingungen protosolarer Scheiben zu Planetesimals zusammenklumpen um daraus
letztendlich planetare Körper zu bilden.
Erkenntnisse aus der Theorie der Sterne fließen in Experimente der Plasmaphysik ein – Stichwort
„kontrollierte Kernfusion“. Plasmaphysik und Magnetohydrodynamik sind Fächer, die jeder
theoretische Astrophysiker kennen muß, wenn er sich mit dem inneren Aufbau von Sternen (z.B. der
Sonne) beschäftigt. Und ohne astronomische Beobachtungen würde man Wissenschaftlern, die sich mit
moderner Gravitationstheorie auseinandersetzen, fast jeder empirischen Grundlage berauben.
Diese Beispiele lassen sich beliebig fortsetzen. Astronomische Grundlagenforschung ist
Grundlagenforschung schlechthin. Aber es ist auch ein gutes Stück angewandte Forschung dabei. Der
Bau und die Entwicklung von Großteleskopen und der dazugehörigen Strahlungsdetektoren führen zu
Produkten, deren Anwendungsgebiete nicht auf die astronomische Forschung begrenzt bleiben. Aktive
Optiken, die für Großteleskope entwickelt wurden um deren Abbildungseigenschaften zu verbessern,
haben längst andere Anwendungsgebiete - wie z.B. in der Lasertechnologie - gefunden.
Die Suche nach Lösungen für astrophysikalische Problemstellungen (z.B. Simulation von Stoßwellen
im interstellaren Gas) haben den Bau von Supercomputern befördert und dabei noch nebenbei viele
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