Astrophysik
Vom geozentrischen Weltbild zur modernen Kosmologie

Udo Siepmann

Udo Siepmann, Essen

Für die Astronomen markiert die sogenannte Kopernikanische Wende den Beginn der neuzeitlichen Astronomie. Mit Kopernikus rückt zu Beginn des 16. Jahrhunderts bekanntlich die Erde aus dem Zentrum des Universums und macht dort der Sonne Platz. Aus dem geozentrischen Weltbild wird das heliozentrische.

Das geozentrische Weltbild wird geprägt durch Ptolemäus, der im zweiten Jahrhundert n. Chr. in Alexandria in seinem Hauptwerk, dem sogenannten "Almagest", die Bewegung der Himmelskörper auf mathematische Grundlagen stellt. Obgleich das Kopernikanische System aus unserer heutigen Sicht eine deutlich bessere Annäherung an die Wirklichkeit ist als das Ptolemäische, findet es dennoch nicht den gewünschten raschen Durchbruch. Dies gelingt erst mit den Arbeiten von Johannes Kepler, der 1609 in seinem ersten und zweiten Gesetz feststellt, dass die Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne nicht kreisförmig, sondern elliptisch seien. Damit gelingen endlich deutlich bessere Berechnungen, als mit dem geozentrischen Weltbild.

Die Ära der Teleskope

Der Beitrag Galileis zur modernen Naturwissenschaft und zur Astronomie liegt unter anderem darin, dass er im Jahre 1609 erstmals mit dem Einsatz eines Teleskops zur Himmelsbeobachtung die Grenzen der menschlichen Sinnesorgane erweitert. Die Entwicklung der Astronomie des 18. und 19. Jahrhunderts wird durch immer leistungsstärkere Teleskope geprägt. Es entstehen große Kataloge von Himmelsobjekten, zum Beispiel in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts der Katalog von Charles Messier und auch der Katalog von Wilhelm Herschel, der sich gegen Ende des 18. Jahrhunderts in England insbesondere mit der Bestandsaufnahme "nebelartiger Objekte" befasst.

Hubble erweitert unser Weltbild

Die Natur dieser Objekte bleibt bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts ungeklärt. Strittig ist insbesondere bis zu diesem Zeitpunkt die Frage, ob alle diese nebelartigen Objekte Teil unserer eigenen Milchstraße sind oder ob sie nicht selbst eigene Galaxien seien. Entschieden wird diese Debatte schließlich im Jahre 1923 durch eine spezielle Methode der Entfernungsmessung, mit der sich Edwin Hubble, damals Leiter des Mount-Wilson-Observatoriums, einen Namen macht. Sie stützt sich auf die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung der Cepheiden, einer Gruppe veränderlicher Sterne, die als Standardkerzen der Entfernungsmessung dienen.

Hubble beweist am Andromeda-Nebel, den Charles Messier in seinem Katalog als M31 bezeichnet hat, dass dieser "Nebel" rund eine Mio. Lichtjahre (in Wirklichkeit sind es sogar über zwei Mio.) von uns entfernt sei - zu weit, um noch zu unserer eigenen Galaxis (Milchstraße) zu gehören. Damit ist die Türe aufgestoßen, um weitere "Nebelfleckchen", die man aus früheren Katalogen kannte, näher zu untersuchen. Heute wissen wir, dass wir in einem Universum mit mehr als 100 Milliarden Galaxien mit jeweils rund 100 Milliarden Sonnenmassen leben.