Planckton

Vor kurzem habe ich in der Wohnung meines Freundes einen riesigen Wasserfleck genau über dem Bett entdeckt. Ein metergroßer Schatten in der Ecke des Zimmers,...

Vor kurzem habe ich in der Wohnung meines Freundes einen riesigen Wasserfleck genau über dem Bett entdeckt. Ein metergroßer Schatten in der Ecke des Zimmers, da wo der Schornstein verläuft. Mein Freund war mindestens genauso schockiert wie ich, umso mehr, als der Fleck nicht mehr frisch zu sein schien. Tagelang hatte er unter dem Wasserfleck geschlafen, ohne ihn zu bemerken. Manchmal hat man eine ganz erstaunliche Blindheit gegenüber Alltagsdingen. Man sieht täglich Dinge, ohne sie wirklich zu sehen, weil man sich in einem festen Rahmen von Erwartungen bewegt und weder Zeit noch Veranlassung hat, weitergehend über sie nachzudenken. Manchmal gibt es aber Momente, in denen man dann doch plötzlich sieht. Und wenn man den ersten Wasserfleck im Schlafzimmer gesehen hat, entdeckt man plötzlich noch einen weiteren Wasserfleck in der Küche. Um eine Entdeckung zu machen, reicht es nicht, etwas Unerwartetes zu sehen. In vielen Fällen ist dafür eine ganz bestimmte psychologische Bereitschaftshaltung notwendig.

 Jocelyn Bell und die Pulsare

In der Wissenschaft ist das nicht anders. Der Entdecker eines Phänomens ist selten mit demjenigen identisch, der das Phänomen als erstes gesehen hat. Ein schönes Beispiel ist die Entdeckung der Pulsare durch Jocelyn Bell Burnell.

Abbildung: Im Jahr 1054 wurde von Chinesischen Astronomen eine Supernovaexplosion beobachtet, deren Überrest heute als Krebsnebel sichtbar ist. In seinem Zentrum befindet sich ein Neutronenstern, der 30mal pro Sekunde rotiert. Diese NASA-Aufnahme ist zusammen gesetzt aus optischen Daten des Hubble Space Telescope (rot) und Chandra Röntgendaten (blau). Image credit: NASA/HST/CXC/ASU/J. Hester et al. ,Pulsar PSR B0531+21

Jocelyn Bells Doktorarbeit an der Universität Cambridge sollte der Identifizierung von Quasaren sowie der Vermessung ihres Winkeldurchmessers dienen. Quasare waren zu der Zeit, Mitte der sechziger Jahre, gerade neu entdeckt worden und als aktive entfernte Galaxienkerne ein spannendes und viel versprechendes Forschungsfeld. Die ersten zwei Jahre ihrer Arbeit verbrachte Jocelyn Bell damit, beim Bau eines riesigen Radioteleskop-Arrays zu helfen, dessen 2048 Antennen die Fläche von zwei Fußballfeldern füllten, bevor sie nach Fertigstellung für sechs Monate die sich alle vier Tage wiederholenden Scan-Beobachtungen des Himmels betreute und die pro Tag anfallenden circa dreißig Meter Papieroutput zu analysieren hatte. Dabei achtete sie auf zwei verschiedene Typen von Signalen: die gesuchten Quasare sowie terrestrische Interferenzsignale.

Eines Tages Ende 1967 fiel ihr aber ein Signal auf, das keinem dieser beiden Typen zu entsprechen schien. Sie ging diesem Signal weiter nach und konnte letztendlich sowohl einen terrestrischen Ursprung ausschließen (der Herkunftsort des Signals bewegte sich mit dem Sternenhimmel) als auch die Möglichkeit, dass das Signal regelmäßig aufeinander folgender Pulse von „kleinen grünen Männchen” zur Erde gefunkt wurde (das Signal wies keine Anzeichen einer Planetenbewegung auf). Die Entfernung der Quelle wurde auf zweihundert Lichtjahre bestimmt, und die konstante, extrem kurze Pulsationsperiode von 0.033 Sekunden lies darauf schließen, dass es sich um eine extrem kompakte, aber hochenergetische Quelle handeln musste. Heute weiß man, dass die Strahlung von rotierenden Neutronensternen stammt, das heisst von Endstadien massereicher Sterne, deren Emission elektromagnetischer Strahlung durch ein starkes Magnetfeld so gebündelt wird, dass der Strahl entsprechend der Rotation des Sterns leuchtturmartig über die Erde streift.

Im Jahre 1974 gab es für die Entdeckung der Pulsare den Nobelpreis, allerdings nicht für Frau Bell, sondern für ihren Doktorvater Antony Hewish.

Was blinkt denn da?

 Bei einem Vortrag, den Jocelyn Bell Burnell im Rahmen der „International Max Planck Research School for Astronomy and Astrophysics” Ende letzten Jahres in Bonn gab, berichtete sie, dass eine spannende Facette ihres Entdeckerstatus sei, dass sich bei ihr regelmäßig Fast-Entdecker melden. Menschen, die einen Pulsar bereits vor ihr gesehen haben müssen, aber dies erst realisieren konnten, nachdem die Existenz von Pulsaren offiziell anerkannt worden war. Bell selbst hatte bereits Anfang 1967 einen Pulsar, den Minkowski-Stern im Krebsnebel, beobachtet, aber die Pulse nicht bemerken können, weil die Integrationszeit des benutzten Receivers zu lang war. Der gleiche Pulsar war bereits 1957 beim Tag der offenen Tür im texanischen McDonald-Observatorium mit dem Struve Teleskop beobachtet worden, und eine Besucherin hatte festgestellt, dass der Stern blinkte.

Abbildung: “Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source”. Abbildung aus der “Nature” Veröffentlichung von 1968, Hewish, Antony; S J Bell et al.,Nature 217: 709-713

Die für das Teleskop zuständige Astronomin Elliott Moore  erläuterte ihr daraufhin, dass nicht der Stern blinke, sondern Luftbewegungen in der Erdatmosphäre zu einer Art Funkeln der Sterne führe. Die Besucherin gab sich damit aber nicht zufrieden und sagte, sie als Flugzeugpilotin kenne den Unterschied zwischen atmosphärischer Szintillation und Blinken sehr gut, und dieser Stern blinke eben. Tatsächlich ist es physiologisch möglich, periodische Lichtschwankungen auf weit kleineren Skalen als Zehntelsekunden sehen zu können, wie man von Menschen weiß, die in Kanada Lichtschwankungen im niederfrequenten Stromnetz bei etwa 30 Hertz sehen konnten. Den gleichen Pulsar hatte 1967 Sue Simkin am NRAO mit dem Kitt-Peak-Teleskop (84 inch) als flimmernd beobachtet, diese Wahrnehmung aber nicht weiter verfolgt, weil die Beobachtung genauso als unplausibel eingeordnet wurde.

 Ein Soldat in geheimer Mission

 Ein weiterer Fast-Entdecker ist der Amerikaner Charles Schisler, der angibt, als Techniker der Air Force in den Jahren 1967 und 1968 mithilfe extrem leistungsfähiger Radartechnik zehn oder elf pulsierende Signale bemerkt zu haben, deren Positionen er im Nachhinein mit denen von Pulsaren identifizieren konnte. Hier hatte die Fokussierung auf militärischen Nutzen sowie der geheime Status der Mission eine Veröffentlichung verhindert. Anscheinend hatte auch ein europäischer Astrophysiker, der anonym bleiben wollte, einen Pulsar entdeckt:  PSR 0329+54, wie er heute bezeichnet wird, wurde im Zuge eines umfangreichen Untersuchungsprogramms  mit großen europäischen Teleskopen bei 408 Megahertz registriert. Die unerwarteten Ausschläge des Detektors hatte er aber als technische Störung eingeordnet und mit einem beherzten Klaps auf das Gerät dem unerklärlichen Verhalten ein Ende bereitet.

 Mit meinem Freund habe ich mich jetzt darauf einigen können, seine Nichtentdeckung des Wasserflecks, analog zur Bellschen Beobachtung des Minkowski-Sterns auf widrige technische Umstände zu schieben: Da er während der Woche nur im Dunkeln zuhause ist, war die Detektion des Flecks für ihn erheblich schwieriger als für mich am Wochenende bei Tageslicht. Aber das ändert nichts daran, dass ich Entdeckerin bin und er nur Fast-Entdecker (Obwohl aus politischen Gründen trotzdem die Hausverwaltung den Nobelpreis bekommen wird, aber das ist ja eine andere Geschichte).