Beobachtungstipp im Oktober 2015

Am 13. März 1781 entdeckte der noch unbekannte Astronom Wilhelm Herschel ein sonderbares Objekt im Sternbild der Zwillinge. Herschel, der einige Jahre zuvor seine Heimat Hannover verlassen hatte und sich zunächst als Musiker im englischen Bath niedergelassen hatte, verschrieb sich der Astronomie und war der wohl eifrigste Himmelsbeobachter seiner Zeit. Nebenbei machte er sich einen Namen als Erbauer astronomischer Teleskope. In der besagten Nacht erregte ein Sternchen 6. Größe seine Aufmerksamkeit. Bei höherer Vergrößerung erschien das Objekt in seinem 7 Fuß-Teleskop, heute würde man es als 6" f14 bezeichnen, als flächiges Objekt - keine diffuse Erscheinung eines Kometen. Wegen seiner deutlichen Eigenbewegung erkannte Herschel die Bedeutsamkeit dieser Entdeckung. Herschel entdeckte den 7. Planeten des Sonnensystems, eine Sensation! Lange zuvor wurde in astronomischen Kreisen über die Möglichkeit weiterer Planeten im Sonnensystem diskutiert. Herschel kam damit einem gewissen Ruhm zu, der ihn das Tor zur Wissenschaft öffnete und er sich fortan in höchster Gesellschaft bewegte, obschon er aus heutiger Sicht eher als ein Amateurastronom zu bezeichnen wäre. Seine handwerklichen Fähigkeiten im Instrumentenbau sorgten für den Broterwerb. Der geschäftige Mann schonte sich kaum. Seine Arbeit als Musiker, Bauer von Teleskopen und seine nächtlichen Beobachtungen machten ihn wohl zur rastlosen Seele.

Herschel schlug vor, den neuen Planeten nach König Georg III zu benennen. In Frankreich, wo dieser Vorschlag erwartungsgemäß nicht so gut ankam, nannte man den Planeten Herschels Planet. Der deutsche Astronom Johann E. Bode schlug dann den Namen Uranos vor, der später lateinisch zu Uranus wurde. Die Entdeckung des Planeten Uranus muss Johann Elert Bode sehr gefreut haben. Die Beobachtung und Berechnung seiner Bahn zeigten einen Planeten, der weit hinter dem Saturn in etwa 19,6 astronomischen Einheiten zur Sonne, seine Ellipse dreht. Uranus folgte somit der Gesetzmäßigkeit, der sogenannten Titius-Bode-Reihe. Der Astronom Johann Daniel Titius fand eine empirische Formel für die Abstände der Planeten innerhalb des Sonnensystems. Die Abstände der Planeten schienen folgendem Gesetz zu gehorchen a = 0,4 + 0,3n , wobei a der mittlere Abstand zur Sonne in astronomischen Einheiten ist und n die fortlaufende Nummer des Planeten, beginnend mit Merkur mit -∞, Venus mit 0, Erde mit 1 usw. Der Uranus passte sich jedenfalls hervorragend in diese Reihe ein. Eine klaffende Lücke, die zwischen Mars und Jupiter zu finden war, sollte später mit den Kleinplaneten des Asteroidengürtels gefüllt werden. Die Titius-Bode-Reihe gewann zunehmend an Bedeutung, auch wenn sie keine wissenschaftliche Grundlage hatte. Heute ist sie nur eine Kuriosität, eine Laune der Natur...

Bodes Bemühungen, die Bahn des Uranus genau zu berechnen, führten dazu, dass er alte Sternkataloge durcharbeitete, um den vermeintlichen neuen Stern aufzufinden. Er wurde tatsächlich fündig. Die Sternkarten von Tobias Mayer aus dem Jahr 1756 und John Flamsteed von 1690, verzeichneten Uranus irrtümlich als Stern 6. Größe. Die entdeckten Beobachtungen verhalfen den Astronomen zu besseren Berechnungen, die mit Hilfe des Newton'schen Gravitationsgesetzes durchgeführt wurden. Unglücklicherweise gelang die Synthese der alten und der neuen Beobachtungsdaten nicht wie gewünscht. Offenbar verlangsamte eine unbekannte Größe den Planeten. Es gelang nicht, die Bahn des Planeten für den Zeitraum von 130 Jahren in Einklang zu bringen. Neue Rechenmethoden, die die Störungen der Planeten Jupiter und Saturn mit einberechneten, führten zu besseren Ergebnissen, dennoch blieb ein Fehler in der Berechnung.

Mittlerweile waren mehrere Kleinkörper zwischen den Planeten Mars und Jupiter entdeckt. Darunter Ceres in der Neujahrsnacht zum 1. Januar 1801. So geriet der Uranus ein wenig aus dem Blickfeld der Astronomen.

Jedoch wuchs das Interesse an der vermeintlichen Bahnunregelmäßigkeit des Uranus in den folgenden Jahren wieder. Der innere Planet Merkur, dessen Bahn exzentrische Bahn eine starke Perihelverschiebung zeigt, forderte ebenso die Mathematiker und Astronomen. Trotz des Siegeszuges der Newton'schen Gravitationstheorie und der verbesserten Berechnung von Störeinflüssen, blieben die Planetenbahnen rätselhaft. Gerade der Uranus, der Himmelskörper, der weit entfernt von der Sonne innerhalb von 84 Jahren die Erde umrundet, ließ die Astronomen nicht los. Mehrere Möglichkeiten wurden diskutiert - ein abbremsendes Medium, das den Planeten verlangsamt, vielleicht ein Komet, der Uranus traf und ihn abbremste, vielleicht aber auch stimmte etwas mit der Newton'schen Theorie nicht. Ein weiterer Planet, der störend auf den Uranus einwirkte schien ebenso plausibel. So wurde die Bahnabweichung des Uranus zum größten Rätsel der Astronomie im 19. Jahrhundert.

Zwei außergewöhnliche mathematische Talente machten sich daran, dieses Rätsel zu lösen. Unabhängig voneinander, ohne vom anderen zu wissen, folgten sie der Vorstellung eines weiteren Planeten jenseits der Uranusbahn. Ihre Bemühungen, die Bahn des 8. Himmelskörpers mit Hilfe der Beobachtungen des Uranus und unter Einsatz komplizierter Berechnungen zu ermitteln, zeugen von einer gewaltigen Leistung des menschlichen Geistes. Der eine, Urbain Le Verrier, ein französischer Astronom war bereits in jungen Jahren durch sein mathematisches Talent aufgefallen. Als Sohn eines mittleren Beamten der Staatskasse wurde ihm eine gute Schulausbildung zu Teil, die ihn später an das renommierte Ecole Polytechnique in Paris führte. Er arbeitete als Chemiker im Labor Gay Lussacs, der durch die Entwicklung der Allgemeinen Gasgleichung in den Chemiebüchern verewigt ist. Später übernahm er die Stelle eines Assistenten für Astronomie und beschäftigte sich mit der Berechnung von Planetenbahnen. Trotz seines Genius scheiterte er, wie seine Vorgänger, an der Bahn des Merkurs. Ein neuer Komet forderte dann seine Aufmerksamkeit und er gehörte bald zu den führenden Köpfen Frankreichs auf dem Gebiet. Im Jahr 1845 beschließt Le Verrier dann, seine Forschung an Kometen zurückzustellen und sich fortan dem Planeten Uranus zuzuwenden.

Zu diesem Zeitpunkt beschäftigte sich der Mitstreiter John Couch Adams bereits 2 Jahre mit der Berechnung der Uranusbahn. Der Farmerssohn kam am 5. Juni 1819 in Cornwall zur Welt. Er genoss eine starke religiöse Erziehung. Bereits in jungen Jahren fiel er durch seine mathematische Begabung auf. Seine Fähigkeiten fielen zunächst seinem Lehrer auf, der schnell an seine eigenen Grenzen in Algebra kam. Mit der Astronomie kam er vermutlich nach einem Wettstreit mit einem Lehrer in Berührung, der sich als mathematische Größe verstand. Im Eigenstudium widmete er sich zunächst schwierigen Astronomie- und Mathematikbüchern und es gelang ihm die Bahn eines Kometen zu berechnen. Heute würde man Adams als Hochbegabt bezeichnen. Eine Erbschaft und Einnahmen aus Privatunterricht, den er gab, erlaubten dem jungen Adams die Bewerbung an der Universität zu Cambridge. Seine Aufnahmeprüfung absolvierte er mit Leichtigkeit. Sein Werdegang an der Universität folgte dem Stil seines bisherigen Lebensweges. Er wurde von der Universität wegen seiner hervorragenden Leistungen unterstützt. Im Jahr 1841 verschreibt sich Adams dann ganz der Astronomie. So ist es nicht verwunderlich, dass Adams auf das Uranus-Problem stößt, dessen Lösung für einen Menschen wie ihn, eine prädestinierte Aufgabe darstellt.

Adams Berechnungen, ausgehend von einer Kreisbahn des 8. Planeten und einem Abstand von 38 astronomischen Einheiten nach der Titius-Bode-Formel führten zu ersten Ergebnissen. Im Dezember 1845 hatte er eine Lösung, die ausreichend genau für eine Suche nach dem Planeten 8 sein sollte. Mit den Berechnungen wandte er sich an George Airy, der in Greenwich als Astronom arbeitet und dessen Arbeit international beachtet wurde. Seine Vorstellung, das neu eingeweihte Northumberland-Teleskop, wäre das ideale Instrument zur Suche nach dem neuen Himmelskörper, bewegte ihm zu diesem Schritt. Der persönliche Kontakt zwischen den beiden Engländern kam zunächst nicht zu Stande, so dass Adams resignierte und nach zweimaligem Aufsuchen des Astronoms Airy beleidigt aufgab. Airy selber legte die Arbeiten Adams zu den Akten und verfolgte die Sache zunächst nicht weiter. Schlimmer noch. Als der Franzose Le Verrier seine ersten Ergebnisse veröffentlichte, war Airy voll des Lobes und sehr angetan. Er versäumte es aber, die Arbeiten von Couch Adams hervorzuholen und weiter zu verfolgen. Ein Versäumnis, welches später zu großem Streit führen sollte.

Le Verrier arbeitet konsequenter an seinem Weg zur Entdeckung des Planeten und obwohl Airy die Berechnungen Adams kennt, bemüht er sich erst nach einem Briefwechsel mit Le Verrier mit der Suche nach dem Planeten. Und das, obwohl die Berechnungen Adams ähnliche Ergebnisse lieferten. Die Suche der Engländer kann man als halbherzig betrachten. Der helle Mond und die Witterung machten den Beobachtern bei der Untersuchung des Himmels einen Strich durch die Rechnung. Trotzdem verpassten sie die Entdeckung nur knapp, als sie im August 1846 nahe dran waren.

Le Verrier, der es verstand, sich gut zu verkaufen, schrieb derweil den Astronomen Gottfried Galle an, der an der Berliner Sternwarte ein 22cm-Teleskop zur Verfügung hatte. Galle war nicht begeistert, als er im September 1846 den Brief Le Verriers bekam mit der vermuteten Position und der etwas undurchsichtigen Berechnung der Planetenbahn. Trotzdem sah er sich verpflichtet dem Wunsch Le Verriers nachzukommen und den bestimmten Himmelsbereich zu untersuchen.

Noch am gleichen Abend öffnete er mit seinem Assistenten D'Arrest die Kuppel der Sternwarte und untersuchte zielstrebig den Himmelsbereich im Sternbild Wassermann, den Le Verrier berechnet hatte. Die beiden Astronomen verglichen den Himmel mit einer Sternkarte, die in der Schublade des Observatoriums lag und fanden tatsächlich ein Sternchen 8. Größe, welches nicht auf der Karte verzeichnet war. Der Himmel blieb am folgenden Tag klar, so dass man die Eigenbewegung des Sternchens nachweisen konnte. In der Gewissheit eine große Entdeckung gemacht zu haben und an einer Sternstunde der Astronomie teilhaben zu dürfen, schrieb Galle an Le Verrier, dass es den Planeten an der berechneten Position wirklich gab.

Die Begeisterung, die die astronomische Welt erfasste ist vorstellbar. Auch in England hatte man den Planeten gesichtet, jedoch wegen der oberflächlichen Vorgehensweise übersehen. Adams Arbeiten blieben unerwähnt.

Im Oktober des Jahres 1846 erwähnt der Astronom John Herrschel, der Sohn Wilhelm Herschels, die Arbeit Adams in einer Londoner Zeitschrift. Nun kamen persönliche Eitelkeit, nationaler Stolz und der Anspruch auf Anerkennung der Entdeckung ins Spiel. Die Engländer, unter anderem der Astronom Challis, der die Suche nach dem Planeten im Auftrag von Airy durchführte, meldeten plötzlich den Anspruch der Entdeckung. Die Berechnungen Adams und vermeintlichen Sichtungen des Planeten im August 1846 reichten den Engländern für den Anspruch auf die Entdeckung. Le Verrier war außer sich.

Weiterer Streit entstand um die Namensgebung. Galle schlug den Namen Janus vor, nach dem Vorfahren Saturns. Le Verrier selbst schlug Neptun als Namen vor, kommt aber plötzlich auf die Idee, den Planeten Leverrier zu nennen. Der Vorschlag des Astronomen Challis, den Planeten auf Oceanus zu taufen, führte zum Eklat. Nicht dass sich die Engländer erdreisteten, die Entdeckung des Planeten für sich in Anspruch zu nehmen. Jetzt wollten sie sogar den Namen vergeben.

Airy versuchte die Lage zu beruhigen und schrieb Le Verrier an. In einer Sitzung der Royal Society wurde ein Bericht zur Entdeckung des Planeten zusammengestellt, der aber nicht alle Fragen ausreichend beantwortete. Ein Zusammentreffen der beiden Astronomen Le Verrier und Adams im Jahr 1847 verlief äußerst freundlich und man schätzte sich in Zukunft gegenseitig. Der Planet wurde Neptun benannt.

Die Entdeckung wurde beiden Astronomen zuschrieben. Man möchte meinen, dass Adams wegen seiner Zurückhaltung nicht den alleinigen Erfolg hätte feiern können, während Le Verrier ein Mann der Öffentlichkeit war. Neuere Untersuchungen ergaben ein anderes Bild. In Dokumenten, die seit vielen Jahren unter Verschluss gehalten wurden, findet man offenbar Belege dafür, dass die Berechnungen Adams nicht so fortgeschritten waren, dass man zwangsläufig den Planeten entdeckt hätte. Die Dokumente wurden damals bewusst unter Verschluss gehalten um die Nachwelt zu täuschen. Ein Skandal, der die gute Beziehung Englands und Frankreichs hoffentlich nicht nachträglich belasten.

Für Urbain Le Verrier und John Couch Adams ging die Angelegenheit glücklich zu Ende. Die Entdeckung des Neptuns wird beiden Astronomen zugesprochen. Sie gingen beide als Sieger hervor und setzten ihre astronomische Karriere fort.

Wer ein Rendezvous mit der Geschichte sucht und selber einen Blick auf den fernen Neptun werfen möchte, der hat im September die Möglichkeit. Mitte des Monats geht Neptun bereits um 17:50 MESZ auf und kulminiert vor Mitternacht. Neptun ist als kleiner grünlicher Punkt zu sehen mit einem Durchmesser von 2,3 Bogensekunden. Man mag des dann dem Astronomen Challis nachsehen, dass er den Planeten übersehen hat. Zu finden ist er im Sternbild Wassermann zwischen λ Aqr und σ Aqr, nur 7 Grad östlich des historischen Entdeckungsortes am 23. September 1846. - Die genaue Position ist noch zu errechnen. Viel Glück!

Sternfreundliche Grüße,
Christian Overhaus