Astronomische Arbeitsgemeinschaft Mainz e. V.

Newsletter Februar 2017

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Wie Galilei vor 400 Jahren am Beweis des heliozentrischen Weltbilds scheiterte
Anfänge der Doppelsternastronomie und  der Parallaxenmessung

von Dr. Bernhard Schröck

Abb. 1: Prinzip der Sternparallaxe: Durch die Bewegung der Erde um die Sonne verschiebt sich ein naher Stern vor dem entfernten Hintergrund im Halbjahresrhythmus, Quelle: University of Virginia (modizifziert), (Klicken zum Vergrößern)
Parallaxe

Um 1600 war die Theorie des Copernicus, dass die Erde die Sonne umkreist, in aller Munde. Es wurde nach Beweisen gesucht, die diese Theorie bestätigten. Ein Beweis wäre die scheinbare Änderung der Position eines Sterns, aufgrund der Positionsänderung der Erde im Halbjahresrhythmus, relativ zur Sonne (Sternparallaxe, Abb. 1). So schrieb es Lodovici Ramponi, von dem nur wenig bekannt ist, in einem Brief an Galileo Galilei im Jahre 1611.

Die Sterne stellten sich in den damaligen Teleskopen als Scheibchen dar. Je schwächer die Sterne leuchteten, desto kleiner war das Scheibchen. Dass diese (Airy-)Scheibchen (Abb. 2) beugungsbedingt entstehen, konnte man zu dieser Zeit noch nicht wissen.

Abb. 2: Airy-Scheibchen in einem Linsenteleskop
Abb. 3: Galileis erwartete Entfernungsverhältnisse bei Mizar A und B (modifiziert nach [4])
Mizar AB

Galilei nahm an, dass je kleiner das Scheibchen eines Sternes im Teleskop war, desto größer seine Entfernung von der Erde wäre. Er vermutete nämlich, dass Sterne fast gleich große wie unsere Sonnen sind, aber weiter von und entfernt.

Wenn man nun zwei unterschiedlich große Sternenscheiben (auch unterschiedlich hell) finden würde, könnte man diese Parallaxe bestimmen und somit die heliozentrische Theorie beweisen.

Im November 1616 beobachtete der Benediktinermönch Benedetto Castelli (1577/8 bis 1643), ein Schüler und Freund Galileis, zum ersten Mal mit einem Teleskop die Gegend des großen Wagens. Zwischen Mizar (zw. ζ Uma , mittlerer Deichselstern des Großen Wagens) und Alkor (dem „Reiterlein“) entdeckte er im November 1616 zunächst einen schwach leuchtenden Stern (HD 116798, im 18. Jahrhundert auch Sidus Ludovicania genannt) etwa 8. Größe, bei dem er vermutete, dass er sich bewegte. In einem  Brief  vom 7. Januar 1617 empfahl er Galilei, Mizar zu beobachten.

Galilei fand sobald heraus, dass sich Mizar in seinem Teleskop in zwei ungleich helle Sterne aufspaltete (heute Mizar A und Mizar B genannt). 

In einer Tagebuchaufzeichnung, vermutlich vom 15. Januar 1617, schrieb Galilei:

„[…] zwischen dem mittleren Stern [Mizar A, scheinbare Helligkeit 2 mag] des Schwanzes von Elix [Große Bärin] und dem Stern, der am nächsten zu ihm liegt [Mizar B, scheinbare Helligkeit 4 mag] finde ich eine Strecke von 15 Bogensekunden. Der Radius des großen Sterns [Mizar A] 3 Bogensekunden, der Radius des kleineren [Mizar B] 2 Bogensekunden, das Intervall [zwischen den beiden] 10 Bogensekunden […]“

Aus diesen Daten schloss er, dass sich der Abstand der beiden Sterne im Laufe des Jahres drastisch ändern sollte. Abb. 3 zeigt die von Galilei gefundenen Verhältnisse und was er erwartete.

Natürlich fand sich nichts, ebenso wenig wie bei den anderen von ihm beobachteten Sternen im Trapez des Orions. Die Berechnungen und seine Ergebnisse hat Galilei nie veröffentlich. Eine frühe Form des „publication bias“?

Erst im Jahre 1838 gelang Friedrich Wilhelm Bessel die erste Parallaxenmessung am Stern 61 Cyg. Seine Messung diente dann allerdings der Bestimmung der Entfernung dieses Sternes von der Erde und nicht mehr zum Beweis, dass die Erde die Sonne umläuft.

 

Quellen:

  1. Artikel Benedetto Castelli, Wikipedia
  2. Leos Ondra, A New View Of Mizar (Sky and Telescope 2007),  http://www.leosondra.cz/en/mizar/
  3. Harald Siebert, The early search for stellar parallaxe: Galilei, Castelli, and Ramponi, Journal for the history of astronomy, Vol. 36 (2005), S. 251 – 271
  4. Graney Christopher M.: Galileo’s Double Star: The Experiment That “Proved” the Earth Did Not Move, https://arxiv.org/abs/physics/0606255

Abb. 1: Sternbild Stier (Stellarium)
Abb. 2: Sternhaufen der Plejaden (M 45), Bild: Jan-David Förster
Abb. 3: Maja-Nebel in den Plejaden, Bild: Dr. Otmar Nickel
Abb. 4: Der Krebsnebel (M1), Bild: Dr. Otmar Nickel

Das Sternbild Stier

von Jörg Schuster

Der Stier (lateinisch: Taurus) ist ein Sternbild des nördlichen Winterhimmels (Abb. 1). Es ist abends von November bis April sichtbar, morgens von August bis Dezember. Er steht am Himmel nordwestlich des auffälligen Orion und südlich des Fuhrmann. Seit der Antike hat sich das Sternbild wegen der Präzession um etwa 30° verschoben. Der Stier ist eines der bekanntesten Sternbilder und aufgrund seiner markanten Form und seiner hellen Sterne gut zu finden. Außerdem enthält er gleich zwei bekannte Sternhaufen.

Einer bildet den Kopf des Stiers, der V-förmige offene Sternhaufen der Hyaden - auch  Regengestirn genannt. Eine Handbreit nordwestlich der Hyaden steht der offene Sternhaufen der Plejaden – auch Siebengestirn genannt (Abb. 2 und 3). Zusammen mit den Hyaden bilden sie das sogenannte Goldene Tor der Ekliptik.

Der Körper des Stiers in der südlichen Hälfte des Sternbilds ist hingegen unauffällig. Der auffällig rötliche Stern Aldebaran (arabisch) ad-Dabarān und bedeutet der (Nach-)Folgende, weil der Stern den Plejaden am Himmel zu folgen scheint. Aldebaran, der auch das Auge  des Stiers genannt wird, ist ein roter Riese in 67 Lichtjahre Entfernung. In einigem Abstand östlich der Hyaden stehen die Sterne β Tauri (Elnath, arab. Horn) und ζ Tauri, welche die Hörnerspitzen darstellen. 

Im Jahre 1054 leuchtete im Stier eine Supernova auf, Die Überreste der Sternexplosion ist heute als Nebel sichtbar, der auch Krebsnebel (Abb. 4) genannt wird. Der französische Astronom und Kometenjäger Charles Messier nahm diese schwach leuchtende Wolke als erstes Objekt M1 in seinen Nebelkatalog auf.  Der Name Krebsnebel wurde 1844 von Lord Rosse geprägt, der den Nebel mit seinem großen Spiegelteleskop detailliert beobachtete und auch zeichnete. Anhand der Ähnlichkeit der Filamente mit Krebsbeinen stellte er fest: „Er sieht aus wie ein Krebs.“ 1948 konnte der Nebel mit der Radioquelle Taurus A und 1964 mit der Röntgenquelle Taurus X-1 identifiziert werden. 1968/69 konnte der Pulsar PSR B0531+21 im optischen Bereich als Zentralstern des Krebsnebels identifiziert werden.

Zum Sternbild Stier existieren zwei Ursprungsmythologien:

Bei den Sumerern erhielt das Sternbild den Namen Himmelsstier / Stier des Himmels (Gu4-an-na/Gud anna), gegen den der sagenhafte König Gilgamesch (um 2700 v.Chr.) kämpfen musste. Von den Forschern wird er auch mit „Taurus“, dem Widersacher des Jägers Orion, in Verbindung gebracht. Einige Historiker verweisen aber auf das zweite Stier-Sternbild Centaurus und nehmen deshalb keine eindeutige Zuweisung vor. Der griechischen Mythologie nach nahm Zeus die Gestalt eines Stieres an, um sich der schönen Europa zu nähern und sie auf seinem Rücken über das Meer nach Kreta zu entführen. Er wird deshalb kretischer Stier genannt.

Anderen Quellen nach verwandelte sich Zeus nicht, sondern sandte einen Stier aus, um Europa nach Kreta zu bringen. Dort verliebte sich der Stier später in die Königin Pasiphae. Aus dieser Verbindung ging das Ungeheuer Minotaurus hervor. Der Meeresgott Poseidon bestrafte den Stier für den Frevel und er musste von nun an feuerspeiend auf der Insel herumlaufen. Herakles fing den Stier ein und brachte ihn nach Griechenland, wo er jedoch das Festland verwüstete. Schließlich wurde er bei Marathon vom Helden Theseus getötet.

Die Hyaden waren nach der griechischen Mythologie Töchter des Titanen Atlas. Da sie nicht aufhören konnten, den Tod ihres Bruders zu beweinen, wurden sie an den Himmel verbannt. Die Plejaden stellen Atlas, seine Gemahlin Pleione und weitere seiner schönen Töchter dar. Um Pleione und ihre Töchter vor den Nachstellungen des Orion zu schützen, versetzte Zeus sie an den Himmel. Dort läuft Orion immer noch Nacht für Nacht hinter ihnen her, ohne sie je einzuholen.

Quellen:

Sternbild: Stellarium, Wikipedia