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Das Bischöfliche Gymnasium Josephinum

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1200 Jahre Schule am Dom

Montag, 07. Februar 2022 21:57

HAZ vom 4.2.2022: Materie, die wir nicht sehen und nicht spüren

Regionalrunde „Jugend forscht“: Zwei junge Astronomen vom Josephinum wollen gewinnen.

     
Julius Zimmermann ist trotz seiner zwölf Jahre bereits ein Profi in Sachen Astronomie. Nun hat er einen Sternenatlas des Sternbilds Orion angefertigt.
  Lukas Reinert hat anhand der Bahngeschwindigkeit von Sternen gezeigt, dass es im Weltall Dunkle Materie geben muss. Damit will er nun bei „Jugend forscht“ punkten.     Fotos: Julia Moras (HAZ)


Von Marita Zimmerhof

Wenn wir in den Nachthimmel schauen, sehen wir in unserer Milchstraße Millionen von Sternen, deren Masse unsere Vorstellungskraft sprengt. Und dennoch ist diese sichtbare Materie nur ein Bruchteil all dessen, was dort draußen wirklich existiert. Denn neben der sichtbaren Materie muss es noch eine unsichtbare geben, die Dunkle Materie.

Wie aber kommen Wissenschaftler darauf, dass es etwas gibt, was wir weder sehen noch spüren können? Selbst Schwarze Löcher, die unsichtbar bleiben, weil ihre Gravitation alles Licht in ihrer Umgebung verschluckt, verraten sich, weil sie – Einstein lässt grüßen – durch ihre Masse das Licht benachbarter Sterne verändern.


Berufsziel: Astrophysiker

Es geht also spannend zu da draußen, wo bislang allenfalls Captain Kirk mit seiner USS Enterprise durch die unendlichen Weiten geflogen ist. Was davon Science Fiction, was Realität ist, versucht Arndt Latußeck seinen Schülern am Josephinum in seiner Astro-AG nahezubringen. Immer wieder sind AG-Schüler bei „Jugend forscht“ vertreten, sammeln dort Siege und Auszeichnungen ein. Und einige – wie Bundesfinalist Ole Benstem oder Julia Diedrich – machen hier sogar ihre ersten Schritte ins spätere Berufsleben als Astrophysiker.

Zu Latußecks jährlichem Astronomie-Seminar hatte sich vor einer Weile auch Lukas Reinert angemeldet. „Schüler des 12. und 13. Jahrgangs sollen dort wissenschaftliches Arbeiten an einem eigenen Thema lernen“, sagt Latußeck, der 1987 und 1989 selbst bei „Jugend forscht“ angetreten war und inzwischen promovierter Astronomie-Historiker ist. Schnell fiel ihm der 18-jährige Aseler auf, weil er Aufgaben souverän und mit der wissenschaftlichen Akribie löste.

Er konnte den Abiturienten überzeugen, in diesem Jahr bei „Jugend forscht“ teilzunehmen – um dort den Nachweis zu erbringen, dass es Dunkle Materie tatsächlich gibt. Die Milchstraße ist eine scheibenförmige Spiralgalaxie aus Milliarden Sternen, die sich um so schneller drehen, je näher sie am Zentrum sind. Oder eben langsamer, je weiter sie vom Zentrum entfernt sind. Sagt zumindest das Dritte Keplersche Gesetz.

Messungen der Doppler-Verschiebung zeigen aber, dass die Geschwindigkeit der äußeren Sterne konstant bleibt oder sogar ansteigt. Reinert fertigte von mehreren großen Sterngruppen Geschwindigkeitsprofile an, die dieses Phänomen bestätigen. Zudem zeichnete er Rotations- und Massekurven; einmal die erwartbaren, wenn es keine Dunkle, sondern nur gewöhnliche „baryonische“ Materie aus Protonen, Neutronen und Elektronen gäbe, einmal die tatsächlichen – die sich nur mit dem Vorhandensein weiterer Materie erklären lassen.

Offenbar umhüllt und durchdringt unsere Galaxie ein kugelförmiger „Halo“ aus Dunkler Materie, der um ein Vielfaches größer ist als die Galaxis und die sichtbare Materie selbst. All dies hat Lukas Reinert zwar nicht neu entdeckt, aber mit einer „blitzsauberen, pfiffigen Methodik“ (Latußeck) dargestellt. „Das ist uniwürdig – und das von einem Abiturienten“, staunt selbst sein Lehrer.

Reinert sieht seinem Auftritt bei „Jugend forscht“ gelassen entgegen. Er ist ein guter Schüler, die Naturwissenschaften liegen ihm, auch wenn die Astronomie gar nicht seine Herzensangelegenheit ist. Seine berufliche Zukunft jedenfalls sieht er ganz woanders: Er möchte Veranstaltungstechniker werden, sucht noch einen Ausbildungsplatz.


Ein Sternenatlas von Orion

Für den Siebtklässler Julius Zimmermann indes steht schon heute fest, dass er Astronom werden will. Der Sternenhimmel fasziniert ihn von klein auf. Seit ein paar Jahren besitzt der Zwölfjährige ein eigenes Teleskop, mit dem er nachts den Himmel über Groß Düngen beobachtet. Für „Schüler experimentieren“ hat er nun einen Sternatlas des Sternbilds Orion angefertigt. Denn das besteht nicht nur aus den bekannten Sternen Beteigeuze, Bellatrix, Rigel und Saiph sowie den funkelnden Gürtelsterne Alnitak, Alnilam und Mintaka. In dieser Himmelsregion gibt es noch viele weitere Sonnen, deren Positionen Julius nun exakt kartiert hat, während sie in seinem fest montierten Fernrohr an ihm vorüberzogen.

Nach dem gleichen Prinzip, nach dem Julius gearbeitet hat, entstand im 19. Jahrhundert an der Bonner Sternwarte der Sternenkatalog „Bonner Durchmusterung“, für den die Position von mehr als 324 000 Sternen vermessen wurde. Der Josephiner schaffte zwar nur 106 Sterne, weil der Himmel zu oft wolkenverhangen war. Aber er will weitermachen. Wenn er nicht gerade liest, Musik hört oder bei Hellas Wasserball spielt.