Unterwegs zu neuen Welten: "Herr der Ringe" und "Treffen der Generationen"

Gleich zweimal war die Astronomie-AG in der letzten Woche unterwegs – und erlebte diesmal eine Überraschung: Den Vortrag "Struktur der Dunklen Materie" hielt Jan Veltmaat, der 2009 sein Abitur am Otto-Hahn-Gymnasium sein Abitur gemacht hatte. Inzwischen arbeitet der junge Astrophysiker als Doktorand an der Göttinger Universität.

Jan Veltmaat erforscht die Ursprünge und Struktur des Universums – er betreibt also Kosmologie. Und wie wir Astro-AG-ler im bis auf den letzten Platz gefüllten Vortragsraum erfuhren: Diese steht vor einem großen Rätsel – dem der "Dunklen Materie".

Praktisch alles, was es auf der Erde gibt, besteht aus nur drei Sorten von Grundbausteinen: Protonen, Neutronen und Elektronen. Physiker haben in den letzten Jahrzehnten auch noch einige hundert andere Teilchen gefunden, die aber entweder nur sehr selten vorkommen oder (wie die Neutrinos) auch in großen Mengen sehr wenig 'wiegen'.

Wenn wir nachts in den Himmel schauen, sehen wir vor allem Sterne. Diese Sterne bilden mit vielen Milliarden anderen unsere Galaxis, die "Milchstraße". Von anderen solchen Sterneninseln ist die Milchstraße durch große, fast gänzlich leere Räume getrennt – es gibt dort weniger als ein Billionstel der Teilchen, die selbst noch im besten je auf der Erde erzeugten Vakuum vorhanden sind. Die Sterne bleiben zusammen, weil sie sich gegenseitig mit ihrer Schwerkraft anziehen. Auch die Galaxien ziehen sich gegenseitig an und bilden einen Galaxienhaufen.

Quelle: "NASA/JPL"

Und hier kommt Veltmanns Forschung ins Spiel: Selbst wenn man alle Sterne, alle Planeten, alles Gas und allen Staub einer Galaxie zusammenrechnet, fehlen 85% der Masse. Die Galaxien ziehen sich zu stark an, die Sterne umlaufen das Zentrum ihrer Galaxien zu schnell – etwas ist dort, was sich durch seine Schwerkraft bemerkbar macht, aber sonst nicht zu entdecken ist. Es ist unsichtbar, es reagiert nicht chemisch oder auf Magnetfelder. Das einzige, was die Forscher sicher wissen, ist, dass diese Materie nichts ist, was wir bereits auf der Erde gefunden haben: Ansonsten tappen wir bei dieser Materie im Dunkeln – und genau deshalb heißt sie auch "Dunkle Materie".

Jan Veltmaat untersucht, ob diese Materie sich wenigstens wie Teilchen benimmt – oder wie eine Welle. Wenn sie sich wie eine Welle benimmt, sollte in einigen Teilen der Milchstraße viel mehr davon sein als in anderen – und die Sterne dort stärker anziehen. Nach dem Vortrag nutzten viele im Publikum noch die Gelegenheit zum Nachfragen und Diskutieren, während andere mit dem großen Teleskop der Uni-Sternwarte in die Weiten des Nachthimmels blickten.

Nicht weniger spannend war der Vortrag am Montag, der im Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) stattfand. Dr. Norbert Krupp stellte uns mit dem "Herrn der Ringe und Monde" - dem Planeten Saturn also. Das MPS hat die letzten Jahre intensiv an der Mission "Cassini" mitgewirkt, einer Raumsonde, die Saturns Ringe und seine über 50 Monde erforscht hat. Einer der spannendsten Monde ist Enceladus: Zwar ist er kleiner als der Erdmond und hat keine nenneswerte Atmosphäre. Aber unter der viele km dicken Eisoberfläche liegen unter"irdische" Ozeane verborgen, die mehr Wasser enthalten als alle Meere der Erde. Sie werden nicht von der Sonne aufgeheizt, sondern von den Gezeitenkräften des Saturn: Der große Planeten knetet seinen Mond sozusagen, wobei der warm genug wird, damit Eis schmilzt. Ab und an bricht das heiße Wasser sogar durch die Eisoberfläche durch – und als Geysire hunderte km weit in den Weltraum.

Nach dem Vortrag ließen wir uns neben einigen Cassini-Bauteil-Prototypen auch noch ein handgefertigtes riesiges Modell von Enceladus erklären – komplett mit dampfenden Geysiren, und originalgetreu bis in die Details der zahllosen Eis-Schluchten und -Berge. Beim abschließenden Chillen im "Restaurant am Ende des Universums" (der MPS-Mensa) beschlossen wir: Die nächsten Vorträge lassen wir uns auch auf keinen Fall entgehen!

Thomas Hamelin (10m), Mario Strik (6b), Dr. Andreas P Rauch – Fotos von Mario und Jonas R.