Mit dem Fahrrad zu den Asteroiden (Abschnitt 9): Bei den Radioteleskopen in der Wachau

Was bisher geschah

Wer hätte gedacht, dass es zwischen Jena und Wien so viele Asteroiden gibt? Ja, ok – ich natürlich, denn sonst hätte ich mich nicht auf den Weg gemacht um sie zu suchen. Dass es im Naturhistorischen Museum vor Asteroiden nur so wimmelt, war klar denn für die große Meteoritensammlung ist das Museum immerhin berühmt. Aber ich wollte die Asteroiden auch überall sonst finden. Denn immerhin sind sie das ursprüngliche Material aus dem alle Planeten in unserem Sonnensystem entstanden sind. Asteroiden sind die Grundlage und der Grund, warum es die Erde und uns Menschen gibt. Und darum sollte es eigentlich nicht schwer sein, sie unterwegs zu finden. Und das war es auch nicht. In Weida zum Beispiel wohnte ein Pfarrer, der sich mit der Bahn der kleinen Himmelskörper beschäftigt hatte noch bevor der große Newton seine Ideen dazu veröffentlichte. Die Stadt Plauen in Sachsen war der ideale Ort um über das Wort „Asteroid“ nachzudenken. Weiden in der Oberpfalz war einer der Höhepunkte meiner Reise, denn dort wurde der Erfinder des „Astrodicticum Simplex“ geboren, der natürlich auch mit den Asteroiden zu tun hatte. An Kepler, seinen Erkenntnissen über die Bewegung von Himmelskörpern und dem daraus folgenden Chaos kommt man nicht vorbei; auch nicht auf dem Weg von Jena nach Wien. Ich habe die Asteroiden auch bei der Landesgartenschau in Deggendorf gefunden und auf einem Flughafen in Vilshofen. Und auch hinter der Grenze in Österreich gab es Asteroiden: Die oberösterreichische Landeshauptstadt trägt sie im Namen und auch hypothetische Ägypter aus dem Mostviertel stehen in Verbindung zu den Asteroiden. Mittlerweile bin ich schon fast am Ziel – aber ein paar Asteroiden gibt es unterwegs sicher noch zu sehen!

Die heutige Reise

Nach den schönen sonnigen letzten Tagen hat sich Ybbs an der Donau heute morgen bei der Abfahrt wolkenverhangen und regnerisch präsentiert:

Aber der Regen hat aufgehört, als ich durch Pöchlarn gefahren bin (eine Stadt, die immerhin schon im Nibelungenlied erwähnt wird!):

Und dann kam auch schon das Kloster Melk in Sicht:

Melk ist der Anfang (oder das Ende, je nachdem) der Wachau. Das ist eine der schönsten Regionen in Österreich – und das sage ich nicht nur, weil ich dort aufgewachsen bin! Das Durchbruchstal der Donau zwischen Melk und Krems ist tatsächlich wunderschön und nicht umsonst UNESCO Weltkultur- Weltnaturerbe. Bei Sonnenschein wäre die Wachau zwar noch schöner, aber auch so war es einer der beeindruckensten Abschnitte meiner Radtour. Es ging vorbei an steilen Hängen:

Und alten Raubritterburgen (im Bild die Ruine Aggstein):

Vorbei an jeder Menge netter kleiner Dörfer:

Und natürlich gibt es überall Weinberge!

Und noch mehr Dörfer:

Und noch mehr Weinberge:

Dürnstein ist wahrscheinlich das schönste der kleinen Dörfer, aber auch leider touristisch immer enorm überlaufen:

Eine Wanderung auf die Burgruine lohnt sich aber trotzdem immer!

Und dann war auch schon im Tagesziel: Krems!

Heute war es nur eine recht kurze Tour. Aber bevor es zum endgültigen Ziel in Wien weitergeht, wollte ich in meiner alten Heimat noch ein paar Ruhetage einlegen.

Wo stecken die Asteroiden?

Die Asteroiden habe ich heute in der Wachau gefunden. Dieses wunderbare Flusstal sollte jeder Mal gesehen habe und das sage ich nicht nur, weil ich dort aufgewachsen bin. Das kleine Stückchen Donau zwischen Melk und Krems ist wirklich sehenswert. Links und rechts des Flusses sind steile Hänge, Weinberge, Burgen und schöne kleine Dörfer und dazwischen die Donau – völlig ungestört von irgendeiner Brücke. Wer den Fluss überqueren will, muss mit der Fähre fahren. Oder am besten gleich die ganze Strecke durch die Wachau mit dem Schiff zurück gelegen. Und damit die Schiffe dann nach der langen brückenlosen Zeit plötzlich überrascht werden, wenn in Krems dann doch wieder eine Brücke auftaucht, hängt dort dieses Ding:

Das ist ein Reflektor für Radiowellen, der die Radarstrahlen die von den Schiffen ausgesandt werden reflektiert. Die Schiffe wissen so genau, wo die Brücke ist und wie weit sie noch entfernt sind. Und was mit Brücken funktioniert, funktioniert auch mit Asteroiden! Über das Problem der Abstandsbestimmung im Sonnensystem habe ich ja schon an Tag 3 meiner Reise berichtet. Die ersten wirklich genauen Ergebnisse lieferten hier die Radioteleskope, die Radiowellen in Richtung der Planeten und Asteroiden aussandten und die Zeit maßen, bis sie wieder zur Erde zurück reflektiert wurden. Und da sich die Radiowellen immer mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, kann man aus dieser Zeit die exakte Entfernung berechnen.

Aber die Radiostrahlung kann noch viel mehr als nur die Entfernung bestimmen. Sie kann auch Bilder machen – zumindest so etwas ähnliches wie Bilder. Es ist ja notorisch schwer, detaillierte Aufnahmen von Asteroiden zu bekommen. Von der Erde aus ist das quasi unmöglich, denn dafür sind die Asteroiden zu klein und zu weit weg. Im Teleskop sind sie nur als Lichtpunkte zu sehen und will man bessere Bilder haben, muss man schon mit einer Raumsonde in ihre unmittelbare Nähe fliegen. Oder aber ein Radioteleskop benutzen. In wissenschaftlichen Arbeiten und Berichten über Asteroiden kann man immer wieder mal solche Bilder sehen:

Das sieht zwar tatsächlich so aus wie eine schlechte Aufnahme eines Asteroiden mit geringer Auflösung. Aber wenn man es genau betrachtet, ist es kein echtes Bild. Wir sehen in diesen Aufnahmen nicht das, was wir auch in der Realität sehen würden, sondern nur ein ganz bestimmte Repräsentation der Realität. Das ist kein Wunder, denn Radiostrahlen können wir mit unseren Augen ja prinzipiell nicht sehen. Die Technik die hinter diesen „Radiobildern“ steckt ist aber noch ein klein wenig komplizierter…

Schickt man Radiostrahlung ins All in Richtung eines Asteroiden, dann wird sie dort reflektiert und kommt zurück zur Erde. Dort kann man messen wie lang es gedauert hat bis sie zurück kommt und daraus den Abstand des Asteroiden zur Erde bestimmen. Aber nicht jeder Teil des Asteroiden ist gleich weit von uns entfernt. So ein Asteroid ist ja keine flache fliegende Felsplatte, sondern ein ausgedehntes, dreidimensionales Objekt. Wenn wir uns zum Beispiel einen kugelförmigen Asteroiden vorstellen, dann erscheint der uns von der Erde aus gesehen wie eine kreisförmige Scheibe. Der Mittelpunkt dieser Scheibe ist uns aber ein bisschen näher als der Rand der Scheibe. Radiowellen die aus der Mitte reflektiert werden kommen also ein kleines bisschen früher zurück als die vom Rand und aus dem Unterschied in der Ankunftszeit der Signale kann man den Durchmesser des Asteroiden berechnen.

Das ist schon mal eine ziemlich wichtige Information. Erst gestern habe ich ja erklärt wie schwierig es ist, den Durchmesser eines Asteroiden zu bestimmen. Die Radiowellen bieten hier – zumindest für die Objekte die uns nahe genug kommen – eine Alternative. Man kann aber noch mehr machen! Ein Asteroid dreht sich ja, so wie alle anderen Himmelskörper auch, um seine Achse. Aus Sicht der auf ihn treffenden Radiowellen gibt es also immer eine Hälfte des Asteroiden, die auf die Wellenfront zukommt und eine, die sich von ihr weg dreht. Und das kann man nutzen, um die „Bilder“ zu machen, um die es uns hier geht.

Würde man Radiowellen mit einer bestimmten Frequenz auf ein sich nicht bewegendes Objekt schicken, würden die Wellen auch wieder mit der gleichen Frequenz zurück kommen. Nicht so bei rotierenden Asteroiden! Betrachten wir eine Welle, die auf den Teil des Asteroiden trifft, der sich von ihr weg dreht: Da die reflektierende Oberfläche sich während der Reflexion weg dreht, sich also von der Welle entfernt, wird die Welle leicht gestreckt. Wellenberg 1 wird reflektiert und bevor Wellenberg 2 auf den Asteroid treffen kann, hat der sich ein kleines Stück gedreht und der Wellenberg muss noch ein Stückchen weiter fliegen, bevor er auch reflektiert werden kann. Der Abstand zwischen Wellenberg 1 und 2 bei der reflektierten Welle ist also größer als er es bei der ursprünglichen Welle war. Bei der Hälfte des Asteroiden, die sich auf uns zu dreht, ist es umgekehrt. Hier werden die Wellen ein wenig gestaucht.

Wenn Astronomen also Radiobilder von Asteroiden machen, dann probieren sie genau das zu messen. Man schickt Wellen einer bestimmten Länge aus und schaut, wie die sich verändert, wenn sie reflektiert werden. Man misst, wann das Signal zurück kommt, wie stark es ist und das alles bei verschiedenen Wellenlängen. Die „Bilder“ sind eigentlich Diagramme: Auf der x-Achse ist die „Doppler-Verschiebung“ aufgetragen, also die Stärke der Signale bei verschiedenen Wellenlängen. Je schneller ein Asteroid rotiert, desto mehr verteilt sich das Signal entlang der Wellenlängen-Achse. Auf der y-Achse sieht man den „Delay“, also die Zeit, die das Signal braucht um wieder zur Erde zurück gestrahlt zu werden. Deswegen nennt man diese Bilder auch „delay-doppler-image“.

Wie gesagt: Es sind keine „echten“ Bilder des Asteroiden. Sie zeigen nicht das Objekt selbst (selbst ein perfekt runder Asteroid würde auf einem delay-doppler-Bild nur als Halbkreis erscheinen) aber genug Information, um daraus eine wahrscheinliche Form des Asteroids rekonstruieren zu können.

Natürlich wäre es schön, wenn wir von so vielen Asteroiden wie nur möglich echte Aufnahmen hätten. Aber dazu müssten wir sie alle einzeln mit Raumsonden anfliegen und das ist technisch und finanziell kaum realisierbar. Und wenn man erst mal weiß, was diese grisseligen schwarz-weissen Radarbilder zeigen, sind sie ja eigentlich auch ziemlich beeindruckend…

Wie geht es weiter?

Vorerst gar nicht. Ich bin jetzt schon neun Tage unterwegs und nutze die Ankunft in meiner alten Heimatstadt Krems für ein paar Tage Erholung, bevor es dann weiter zur letzten Etappe nach Wien geht. Aber die Kremser Umgebung ist ebenfalls schön, interessant und sicherlich auch voller Asteroiden! Es gibt also auch in den nächsten Tagen mit Sicherheit etwas zu berichten.