Abb.: Hans-Erich Fröhlich
Liebe Leserin, lieber Leser,
am ersten Weihnachtsfeiertag war es so weit: Der „Hubble-Nachfolger“, das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), trat seine einmonatige Reise zum Lagrange-Punkt L₂ im System Sonne-Erde an. Nun heißt es wieder warten. Die schwierigste Aufgabe, das Entfalten und Justieren des 6 1/2-m-Spiegels, steht noch bevor. Vom L₂-Punkt aus gesehen, in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung, verbleibt die Erde ständig vor der Sonne. Die Schwerkraft, die von der nahen Erde ausgeht, hat den gleichen Effekt, wie eine Anhebung der Sonnenmasse um 10 000 Erdmassen, weil die Sonne 100mal weiter als die Erde vom L ₂ entfernt ist und die Schwerkraft quadratisch mit dem Abstand fällt. Wegen dieser scheinbaren drei-prozentigen Zunahme der Sonnenmasse benötigt das Teleskop trotz der um ein Prozent vergrößerten Entfernung zur Sonne genau ein Jahr, um die Sonne zu umrunden. Die Erde verbleibt vor der Sonne! Mit einem Schutzschild wappnet sich das Infrarotteleskop sowohl gegen die Wärmestrahlung der Sonne als auch die der Erde.
Am 2. Januar jährt sich zum 200. Male der Geburtstag von Rudolf Clausius. Der Physiker, der die technische Thermodynamik zu einer physikalischen Disziplin erhob, ist aus Cöslin (Koszalin) in Westpommern gebürtig, weilte und wirkte in Berlin, an der ETH in Zürich und in Würzburg. Er starb 1888 in Bonn, seiner langjährigen Wirkungsstätte. Er, der es liebte auf „eigenthümlichen Gedankenwegen zu wandeln“ (H. v. Helmholtz), schuf nicht nur den Entropiebegriff, er hinterließ der Nachwelt jenes Weltgesetz, welches die Physik von ihrer trautesten, lebensweltlichsten Seite zeigt: das 2. Wärmegesetz! Der sog. Entropiesatz sei „wichtig, weil so weit wir bis jetzt wissen, das genannte Gesetz eines der wenigen ist, die absolute Allgemeingültigkeit unabhängig von aller Verschiedenheit der Naturkörper beanspruchen können, und weil es die überraschendsten Verknüpfungen zwischen den entferntesten Zweigen der Physik eröffnet“ so Hermann v. Helmholtz in seinem Nachruf. Falls es so etwas wie eine Zukunftsaufgabe für die Menschheit gibt, einen Imperativ weltlichen Handelns, dann müsste es aus physikalischer Sicht die Minimierung der Entropieproduktion sein! Also „Reibungsvermeidung“ im weitesten Sinne und wo auch immer. Da der Entropiebegriff auch nichtmaterielle Information einschließt, bietet er sich als der gemeinsame Nenner an, mit dem sich alle zivilisatorischen Aktivitäten, solche organisatorischer Art eingeschlossen, einheitlich bewerten lassen, vom Müllsortieren bis zum Artensterben. Egal, was wir tun (und selbst, wenn wir nichts tun), wir hinterlassen notwendigerweise Entropiemüll. Auch dieser Newsletter ist mit Wärmeproduktion verbunden, die vom Planeten ins All entsorgt werden muss! Das Beschwören einer „Kreislaufwirtschaft“ ist so gesehen nur ein Rückfall in die Zeit vor Clausius, als man noch von einem perpetuum mobile 2. Art glaubte träumen zu dürfen. Es ist die Fremdartigkeit des Entropiebegriffs, die seiner Verbreitung in maßgebenden gesellschaftlichen Kreisen entgegensteht. Charles Percy (C. P.) Snow (1905–1980), einer, der in „zwei Kulturen“ zuhause war, brachte es auf den Punkt: „Jeder zählt Shakespeare zur Bildung, nicht aber den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik“.
Auch Fachbegriffe feiern Geburtstag. Vom „weißen Zwerg“ war zum ersten Male vor 100 Jahren in einer astronomischen Kurzmitteilung vom 5. Januar 1922 die Rede, und das eher beiläufig. Autor und Namensgeber war Willem Jacob Luyten (1899–1994). Der gebürtige Niederländer aus Java (Holländisch Ostindien) war zu dem Zeitpunkt bereits in den USA an der Lick-Sternwarte tätig. Ihn hatten es schwache Sterne hoher Eigenbewegung angetan. Die scheinbar schnelle Bewegung verrät räumliche Nähe. Wenn es sich trotzdem um scheinbar schwache Sterne handelt, müssen diese auch in Wirklichkeit „müde Funzeln“ sein, zumal bei hoher Oberflächentemperatur, sprich weißem Leuchten. Berühmtester Vertreter dieser Sparte ist der Siriusbegleiter Sirius B. Luytens jahrzehntelange Durchmusterung des Himmels nach „toten Sternen“ – auf sein Konto gingen 80% aller Entdeckungen auf diesem Gebiet – brachten ihn den Ruf eines „Sternbestatters“ ein.
Wann wurde der erste Exoplanet entdeckt? Nein, nicht erst 1995! 51 Pegasi B war nicht der erste seiner Art. Bereits dreieinhalb Jahre zuvor, am 9. Januar 1992, vor 30 Jahren also, sorgten zwei Pulsarplaneten für Schlagzeilen. Es waren vergleichsweise kleine Himmelskörper, so um die vier Erdmassen, auf die Aleksander Wolszczan (geb. 1946) und Dale Andrew Frail (geb. 1961) bei ihrer Suche nach Millisekunden-Pulsaren am Arecibo-Radio-Observatorium (Puerto Rico) mit seinem 305-m-Spiegel gestoßen sind. Mutterstern ist PSR 1257+12 (neuerdings PSR J1300+1240), ein schnell rotierender Neutronenstern, in der Jungfrau.
Seltsamer noch als ein Pulsarplanet ist ein verwaister Exoplanet, einer ohne Mutterstern. Solch ein einsamer Wanderer könnte aus einem Planetensystem herauskatapultiert worden sein, Stichwort: swing-by. Allerdings fällt die Unterscheidung schwer zwischen einem jungen massereichen Planeten in freier Wildbahn und einem braunen Zwerg, einem „mißglückten“ Stern.
Schon von V838 Monocerotis gehört? Im Januar 2002, vor 20 Jahren, kam es im Sternbild Einhorn – ein Dutzend Grad nördlich vom Sirius – zu einem Nova-artigen Lichtausbruch. Man munkelt von einer Sternkollision in einem Sternentstehungsgebiet. Nach wenigen Monaten war zwar der Spuk vorbei, was aber blieb war das Lichtecho! Man konnte aus der Ferne quasi zuschauen (Quelle: NASA/ESA), wie der spektakuläre Lichtblitz im Laufe der Jahre immer entferntere Regionen der staubreichen und eigentlich dunklen Gegend erhellte. (Man sieht, wie man sich leicht überlegen kann, zu jedem Zeitpunkt auf die Innenwand eines sich vergrößernden Rotationsellipsoids, in dessen Brennpunkten sich Lichtquelle und Betrachter befinden.) Kennte man die Entfernung zum „Blitzlicht“, wäre anhand der Lichtechos die Staubverteilung dreidimensional rekonstruierbar. Umgekehrt ergibt sich bei Vorgabe einer plausiblen Staubverteilung die Entfernung von V838 Mon zu 19,2±1,3 kLj (Kilolichtjahre) – und das basierend auf rein geometrischen Überlegungen. Wie nicht anders zu erwarten, befindet sich das Sternentstehungsgebiet nahe der galaktischen Ebene.
Ein spannendes Jahr steht an. Was wird uns das JWST über die ersten Sterne lehren? Auf das 2022. Jahr unseres christlichen Kalenders freut sich
Hans-Erich Fröhlich