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„Monat der Schulastronomie“ im November in Bonn

Mit der ab 03. November beginnenden „Kometenzeit in Bonn“ locken Bonner Astronomen und Hobbyastronomen interessierte Stern- und insbesondere Kometenfreunde z.b. ins Argelander-Institut nach Endenich oder zur Volkssternwarte in Poppelsdorf. Es geht aber auch andersherum, denn im November sind Astronomen der Region auch in Bonner Klasserzimmern unterwegs. Nachdem Anfang des Jahres ein derartige Veranstaltung für Kölner Schulen angeboten wurde, folgt nun ein „Monat der Schulastronomie“ in Bonn. Das Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) und der 2010 gestartete Sonderforschungsbereich (SFB) 956, der sich hauptsächlich mit Fragen der Sternentstehung beschäftigt, bieten dafür ein großes und abwechslungsreiches Veranstaltungsangebot an. Nach einem Blick in die Themenliste sind schließlich hier alle weiteren Infos zu Teilnahme und Ablauf zu finden. Teilnehmen können alle Bonner Schulen – von der Grundschule bis zur Oberstufe. [Nico Schmidt]

Von Linien und Punkten, Zwergen und Riesen

Blickt man in einer klaren Nacht hoch an das Himmelszelt, so erscheinen die unzähligen Sterne nur als bloße Lichtpunkte, doch mit der Entdeckung der sog. Fraunhoferlinien – nach dem genialen Optiker Joseph Fraunhofer benannt – vor ziemlich genau 200 Jahren im bayrischen Benediktbeuern war der Schlüssel zur direkten Erforschung der Gestirne gefunden – selbst wenn die zu untersuchenden Studienobjekte Lichtjahre weit entfernt sind. Vor etwa 150 Jahren begründeten schließlich der Physiker Gustav Kirchhoff und der Chemiker Robert Bunsen in Heidelberg die Spektralanalyse und begannen den im Sternlicht versteckten „Strichcode“ zu verstehen; das vor 100 Jahren erdachte Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD), basierend auf der Entdeckung von Sternriesen und -zwergen durch Ejnar Hertzsprung und Henry Norris Russell, war ebenfalls ein wegweisender Meilenstein für die Stellarastronomie. Diese spannende Entwicklung in der Astronomie hat Michael Geffert in einem Vortrag am 31. Mai im Kontext zur Bonner Astronomiegeschichte dargestellt. Während zu Argelanders Zeiten an der alten Sternwarte in Poppelsdorf noch einige der ersten Sternentfernungen bestimmt wurden, hielt ab 1900 mit der Aufstellung des großen Doppelrefraktors in einem nebenstehenden Kuppelbau (heute Heimat der Volkssternwarte Bonn (VSB)) die Spektroskopie Einzug in die Bonner Astronomie.

Vor allem sind hier Karl Friedrich Küstner und Waltraut Seitter zu nennen. Küstners Arbeitsgebiet war die Bewegungen von Sternen und Kugelsternhaufen und so bestimmte er spektroskopisch u.a. Radialgeschwindigkeiten (Bild 3 zeigt ein Spektrum des Sterns alpha Ari), wobei dies umgekehrt sogar Rückschlüsse auf die Bewegung der Erde um die Sonne zulässt. Mit 18 Spektren des hellen Sterns Arktur (alpha Boo), aufgenommen im Juni/Juli 1904 und Dezember/Januar 1905, konnte Küstner aus den Verschiebungen von Spektrallinien auf die Erdgeschwindigkeit und damit auf den Abstand von der Erde zur Sonne – Astronomische Einheit (AE) genannt – bestimmen. Dazu gibt es auch Praktikumsaufgaben „für Schlechtwetter-Astronomie“ (ohne Lösung, mit Lösung). 60 Jahre später folgte dann der von Waltraut Seitter erstellte „Bonner Spektralatlas“, die erste Habilitationsschrift einer Astronomin in Deutschland. Und es wurde sogar versucht, ob mittels Spektroskopie Aussagen über den Aufbau unserer Umgebung in der Milchstraße (Bild 4) möglich sind.

Nach dem für mich sehr interessanten Vortrag, obwohl es eigentlich nur um die Analyse von Linien ging, wurde erneut die vor einem Jahr geschlossene Bonner Universitätssternwarte auf dem Hohen List in der Eifel thematisiert. Wie es hieß, wird es wohl sehr wahrscheinlich dazu kommen, dass die großen Teleskope deutschlandweit ausgeschrieben werden. Das 1953 aufgestellte Schmidt-Teleskop (50 Zentimeter Spiegel, 34 Zentimeter Öffnung, 1,4 Meter Brennweite), mit dem der „Bonner Spektralatlas“ entstand, ist glücklicherweise schon gerettet und soll beim Käufer als Gartensternwarte genutzt werden. Und das 170 Jahre alte Heliometer Argelanders ist endlich für die Öffentlichkeit zugänglich und kann ab sofort im neuen Universitätsmuseum besichtigt werden.

Anschließend konnte man noch einen Blick in den Raum der entstehenden „Sammlung historischer Himmelsaufnahmen“ werfen, auch wenn diese eigentlich noch rudimentär über drei Räume verteilt ist. Ein paar historische Geräte waren zu sehen und auf zwei Tischen lagen ausgebreitet alte Arbeitsmaterialien: Darunter Blätter des „Bonner Spektralatlas“ mit einem Massenspektrometer links (Bild 5), das im Sommer 1983 und Anfang 1984 bei zwei Space-Shuttle-Missionen mitflog, sowie eines von drei Objektivprismen des Schmidt-Teleskops (Bild 6), das dem Bonner Astronomen Theodor Schmidt-Kaler mal auf den Fuß fiel, wie Herr Geffert erzählte. Außerdem versuchten sich einige Besucher mit kleinen Bastel-Spektroskopen am Erkennen der Fraunhoferlinien im Sonnenlicht und tatsächlich war schwach aber immerhin der Schlüssel zur Physik der Sterne darin sichtbar.

Übrigens wird die astronomiegeschichtliche Reihe zur „Sammlung historischer Himmelsaufnahmen“ im Spätsommer erneut mit drei Vorträgen fortgesetzt, wobei im August ein Vortrag zum Bonner Doppelrefraktor folgen wird. Und wer Näheres zur Geschichte des vor genau 100 Jahren entstandenen Hertzsprung-Russell-Diagramms erfahren möchte, dem sei noch die nächste Ausgabe der Zeitschrift „interstellarum“ empfohlen; das Heft 89 erscheint am 19. Juli. [Nico Schmidt]

Eine Astronomiestunde für Bonner Viertklässler

Die gab es heute Vormittag in der Aula der Till-Eulenspiegel-Schule in der Bonner Südstadt, denn neben den Profiastronomen des Argelander-Instituts (AIfA) werden auch die Hobbyastronomen der Volkssternwarte Bonn (VSB) gerne gefragt. So brachte Peter Oden die Astronomie schon in mehrere Schulen, wenn auch – so wie heute – nur für eine knappe Unterrichtsstunde.Heute stellte er das Sonnensystem mit all seinen Planeten und anderen Objekten vor, wobei die mehr als 20 Kinder vor allem über die Größenverhältnisse hörbar staunten.

Wunderbar war auch die Einbindung der kleinen Schüler, die sich schon zur ersten Powerpoint-Folie (Bild 1) bei Fragen und auch sonst (wie der Junge ganz links) eifrig meldeten, wobei ich wieder über das Wissen von Kindern staunte. Sie kannten schon Jupiters Großen Roten Fleck, konnten fehlerfrei Planetenmerksätze, wussten woraus die Saturnringe bestehen und das die Sonne ein Gasball ist. Zum Abschluss wurde noch etwas zu Merkur- und Venustransits und zu Finsternissen erzählt. Natürlich wurde hier auch ein erst 13 Stunden altes Foto der Mini-Mondfinsternis von gestern Abend eingebaut (Bild 2). Die war nicht nur Ziel von Hobbyastronomen wie Peter Oden (Bilder hier und hier), sondern wurde selbst von einigen Schülern gesehen. [Nico Schmidt]

Bonner Physiklehrer bringt Exoplaneten in die Schulen

Entweder werden astronomische Themen aufgrund von straffen Lehrplänen gar nicht erst in der Schule behandelt (etwa durch doppelten Abiturjahrgang 2013 in NRW) oder tauchen nur am Rande im Physikunterricht auf. Dennoch bieten die Bonner Astronomen seit vielen Jahren eine Lehrerfortbildung an und so waren auch gestern Vormittag über 30 Leute im Hörsaal des Argelander-Instituts für Astronomie (AIfA) anwesend. Den Anfang machte Radioastronomin Nadya Ben Bekhti, die über das vielschichtige Thema des interstellaren Mediums (ISM), wozu auch ihr Arbeitsgebiet über kosmische Magnetfelder gehört, erzählte. Außerdem berichtete u.a. Michael Geffert, dessen Telefon Ende der Woche wegen abstürzender Sojus-Raketenstufe, Meteoritenfall in Russland und Asteroid 2012 DA14 nicht mehr still stand, in seinem Kometenvortrag über die hellen Schweifsterne PANSTARRS (neueste Zahlen) und ISON und gab auch Anregungen für Schüler.

Mittlerweile ist es sogar spruchreif, dass beide Astronomen, die seit Jahren viel Öffentlichkeitsarbeit betreiben, für den Juni einen „Monat der Schulastronomie“ an Bonner Schulen – hoffentlich mit viel Sonnenbeobachtung – anbieten wollen. Eine offizielle Ankündigung steht noch aus, aber die Planung läuft jetzt auch erst an.

Im letzten Vortrag des Tages wurde noch einmal auf das Projekt WIS (Wissenschaft in die Schulen!), dass auch didaktisches Material zur Astronomie anbietet, hingewiesen, wobei zum Ende der Veranstaltung noch ein direkter Dialog zwischen Forschern und Lehrern stattfand. Ein Mitarbeiter des zdi-Schülerlabors der Uni Köln berichtete beispielsweise über die staunenden Schüler der Mittelstufe (8. bis 11. Klasse), die mit einem Spektroskop arbeiteten und für die schließlich Natrium auf der Sonne ganz selbstverständlich war. Zusammenfassend war es eine gelungene Veranstaltung, was auch ein Lehrer zugab, der 300 Kilometer Anfahrt von Vechta hatte.

Der Beitrag „Exoplaneten in der Schule“ stach auf der Fortbildung ganz klar heraus, darüber waren sich selbst die anwesenden Astronomen einig. Matthias Borchardt, Bonner Lehrer für Mathematik und Physik am Tannenbusch-Gymnasium, möchte Exoplaneten in die Schulen bringen. Bereits 2011 war er mit einem Tischmodell zum Nachweis von Transitplaneten (letztes Bild) bei „Schüler experimentieren“ dabei und holte den 2. Platz. Nun hat der Physiklehrer vergangenens Jahr verschiedene Anwendungen in Delphi programmiert und ein Beispielkonzept für einen Astrokurs für Klasse 9 ausgearbeitet (Bild 1 und 2). Jetzt warten seine Programme auf den Einsatz im Unterricht – vielleicht schon im nächsten Schulhalbjahr -, wozu nun alle Physiklehrer aufgerufen sind; Rückmeldungen an Matthias Borchardt sind ausdrücklich erwünscht. Alle vier Freeware-Exoplaneten-Programme inkl. zusätzlicher Animationen können einfach hier von seiner privaten Homepage runtergeladen werden. Das Beeindruckende an dieser Arbeit ist, dass hier nicht mit irgendwelchen Zahlen programmiert wurde, sondern mit dem echten Formalismus aus Fachbüchern gerechnet und an tatsächlichen Planeten getestet wurde.

Wie alle angebotenen Anwendungen bietet das Programm zur Transitmethode viele Einstellmöglichkeiten, so dass unterschiedliche Profile von Lichtkurven nachvollziehbar werden (Bild 3). Es werden sogar die Randverdunklung des Sterns und Sternflecken (Bild 4) berücksichtigt, außerdem sind Beispiele echter Exoplaneten enthalten. Überaus anschaulich und vielseitig ist ebenso das Tool zur Radialgeschwindigkeitsmethode, wobei sich der unsichtbare Planet durch den Dopplereffekt seiner Sonne verrät, gelungen. Die Bahn lässt sich frei im Raum drehen und die Bahnparameter sowie die beteiligten Massen sind veränderbar (Bild 5). Auf diese Weise erhält der Schüler ebenfalls ein Gespür dafür, wie einzelne Parameter die Form des Signals beeinflussen. Vertieft wird das in einem separaten Programm zur Kurvenanpassung, wobei frei wählbare Werte für Winkel, Exzentrizität,  Periode usw. an eine Doppler-Kurve eines echten Exoplaneten angepasst werden (Bild 6). Für Fortgeschrittene bietet sich noch die Anwendung zur Microlensing-Methode an. Damit lassen sich sogar weit entfernte Exoplaneten entdecken, allerdings müssen die sich im sog. Einstein-Ring befinden, so dass durch den Gravitationslinseneffekt ein kleiner Helligkeitssprung entsteht (Bild 7). [Nico Schmidt]