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Einparken im All wird einfacher Neues Himmelsraster ist supergenau

Guido Meyer

Mit Hilfe des sehr detaillierten Weltraum-Rasters könnte Raumschiff Enterprise heute problemlos auch rückwärts einparken. Astronomen haben das bisher gültige Koordinatensystem für Richtungsangaben im Weltall deutlich verfeinert. Seit dem 1. Januar gilt ein neues Himmelsraster mit deutlich detaillierteren Richtungsangaben für Raumfahrzeuge. Und es ermöglicht auch präzisere astronomische Beobachtungen.

Wenn Raumfahrzeuge zu anderen Planeten fliegen oder Astronomen die Bewegung von Sternen kartieren, benötigen sie ein Referenzsystem – Himmelskoordinaten und Fixpunkte, an denen sie Kurs oder Position festmachen können. Doch die Sterne unserer Milchstraße bewegen sich im Laufe der Zeit, deshalb haben Astronomen nun ein neues Referenzsystem entwickelt.

Analog zum Koordinatennetz der Erde, das mit seinen Längen- und Breitengrade ein Gitter aufspannt, indem man alles genau verorten kann, haben Wissenschaftler ein solches Raster auf den Weltraum projiziert. Den sogenannten internationalen himmlischen Referenzrahmen.

Der Himmelsrahmen ermöglicht genaue Positionsbestimmungen im All

Nun hat die Internationale Astronomische Union einen neuen internationalen himmlischen Referenzrahmen 3 (ICRF-3) verabschiedet. Der erste himmlische Referenzrahmen wurde 1998 entwickelt. Eine weitere Version wurde 2009 vorgestellt. Doch auch dieser zweite himmlische Referenzrahmen war in Bezug auf seine Präzision und die Zahl der Fixpunkte bald überholt. Der neue Himmelsrahmen ist nun deutlich genauer als seine Vorgänger. Und bezieht erstmals auch die Rotation der Milchstraße mit ein.

Nun kann die Position von Objekten im Weltraum mit einer Genauigkeit von einem Hundertmillionstel Winkelgrad bestimmt werden, was dem Auffinden eines Tennisballs auf der Mondoberfläche von der Erde entspricht.

Massereiche Schwarze Löcher sind die neuen Fixpunkte im All

Für die Berechnung des neuen Himmelsrahmens wurden als Ankerpunkte rund 4500 sogenannte Quasare festgelegt. Als Quasare bezeichnet man das aktive Zentrum einer Galaxie. Dort befinden sich supermassereiche Schwarze Löcher. Diese Schwarzen Löcher geben Radiostrahlung ab und sind dadurch erkennbar. Sie entfachen regelrechte Leuchtfeuer am Sternenhimmel. Und ihre Radiowellen können über die Radioteleskope der Erde erfasst werden.

Quasar durch Radioteleskop betrachtet

Spektralbild eines massereichen schwarzen Loches. Aufgenommen vom Chandra-Röntgenobservatoriums.

Harald Schuh, Direktor der Geodäsie-Abteilung am Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam, versichert:

Was früher die Sternkataloge waren mit höchster Genauigkeit, ist jetzt für uns dieser Bezugsrahmen der Radioquellen. Und weil sie so weit entfernt sind, kann dieser Bezugsrahmen noch viel genauer bestimmt werden als die Sternkataloge in der Vergangenheit.

Denn da die Quasare extrem weit von der Erde entfernt sind, können sie als stationär in Bezug auf die Erde betrachtet werden, auch wenn sie in ständiger Bewegung sind. Sie können so als Fixpunkte für das Himmelsbezugssystem dienen. Geodät Robert Heinkelmann vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam unterstreicht:

Wir sitzen ja auf einer Erde, die rotiert, die sich im Orbit um die Sonne bewegt, während das Sonnensystem sich in einer langsamen Drehbewegung um das Zentrum unserer Galaxie befindet. Diese Vielzahl an Bewegungen, die können Sie nur darstellen und berechnen, wenn Sie die nach außen gegen ein sich nicht bewegendes System darstellen. Und das sind diese sehr weit entfernten Radiogalaxien.

Daten aus über 40 Jahren Beobachtung führen zu großer Präzision

Deren Positionen haben Forscher des Deutschen GeoForschungszentrums in Potsdam nun genau berechnet. Dazu glichen sie die Beobachtungsdaten verschiedener Radioteleskope über die letzten vierzig Jahre so miteinander ab, dass die tatsächliche Entfernung und Position der Quasare so präzise wie möglich bestimmt werden konnte.

Quasar, massereiches schwarzes Loch

Ein monströses Schwarzes Loch mit der Masse von zwölf Milliarden Sonnen. Dieser sogenannte Quasar strahlt quer durch fast das gesamte sichtbare Universum zu uns. Entdeckt wurde er 2015 von einem internationalen Team der Universität Peking.

Außerdem haben die Forscher haben auch eine Lösung gefunden, um die Rotation der Milchstraße mit zu berechnen.

Himmelsrahmen hilft auch bei der Beobachtung von Erdveränderungen

Das neue Referenzsystem wird in Zukunft beispielsweise genutzt, um die Position von Raumfahrzeugen, Planeten oder Sternen anzugeben. Wichtig ist diese himmlische Karte aber auch für die Beobachtung der Erde, betont Geodät Heinkelmann:

Anhand der genauen Messungen kann ich die Bewegung der Kontinentalplatten beobachten und daraus Rückschlüsse ziehen: Um wie viel hat sich die eine Platte zur anderen verändert, ist die eine Platte unter der anderen hinweggetaucht, und wird es dadurch möglicherweise in Kürze ein Erdbeben geben.

Auch das Wandern der Pole oder die Präzession der Rotationsachse kann nun mit Hilfe des neuen Himmelsrahmens noch genauer untersucht werden.

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