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Wegbereiter der Himmelsfotografie


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Sterne und Weltraum - epaper ⋅ Ausgabe 11/2022 vom 07.10.2022

Endlich! Am 11. September 1909 gelang es Max Wolf (siehe »Pionier aus Heidelberg«) auf einer am frühen Morgen belichteten Fotoplatte den Kometen Halley wiederzuentdecken. Bereits seit zwei Jahren hatte Wolf mit seinem 40-Zentimeter-Bruce-Refraktor und dem 71-Zentimeter-Waltz-Reflektor auf der Heidelberger Sternwarte nach dem seit 75 Jahren verschwundenen Schweifstern gesucht. Die Wiederkehr war nach dessen letztem Erscheinen im Jahr 1835 für das Frühjahr 1909 mutig vorhergesagt worden. Diesmal allerdings schwächelte der damals so helle Komet, deshalb das späte Auffinden, nur ein halbes Jahr vor der engsten Annäherung an die Sonne. Wolf benachrichtigte sofort die Zentralstelle für Astronomische Telegramme in Kiel. Er teilte die Koordinaten und die Helligkeit 16 mag mit. Von Kiel aus wurden unverzüglich weltweit alle Sternwarten unterrichtet.

Wettlauf zu Halley

Die Neuigkeit erreichte nur Stunden ...

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Pionier aus Heidelberg Der deutsche Astronom Max Wolf (1863 ? 1932) war Direktor an der Landessternwarte Heidelberg und Professor an der dort ansässigen Universität.
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Die Neuigkeit erreichte nur Stunden später auch das 7000 Kilometer entferne Yerkes Observatory nahe Chicago. Dort rief Direktor Edwin Frost (1866 – 1935) beim Eintreffen solcher Telegramme alle Kollegen zusammen: »Der Komet Halley ist gefunden worden. Dr. Wolf hat ihn ent- deckt.« Einer der damals dort versammelten Astronomen erschrak zutiefst, es war Edward Barnard (1857 – 1923). Der hatte seit einem Jahr ebenfalls versucht als Erster den Kometen wiederzufinden. Mit dem 40-Zoll-Refraktor stand ihm dafür ein größeres Teleskop zur Verfügung als es Wolf auf der Königstuhl-Sternwarte hatte. Barnard zog sich betroffen aus der kleinen Versammlung zurück und überprüfte mittels des Blink-Komparators seine Platten aus den letzten Nächten nochmals. Und tatsächlich fand er auf einer mit dem Catherine-Bruce-Teleskop vor zwei Nächten aufgenommenen Platte den Kometen bei der von Wolf angegebenen Position. Barnard haderte nicht, er anerkannte sofort, dass Wolf als Entdecker gilt, hatte der doch das Auffinden als Erster öffentlich gemacht.

Wolf verfolgte von nun an die Bahn des Kometen, ebenso wie auch viele andere Observatorien. Diesmal sollte er besonders nahe an der Erde vorbeiziehen, in nur 0,15 Astronomischen Einheiten Abstand, rund 22,5 Millionen Kilometern. Am 19. Mai 1910 könne sogar die Erde den Schweif des Kometen durchqueren. Wolf untersuchte den Schweif vorsorglich spektroskopisch und fand ein übliches Gasspektrum. Dem englischen Astronomen William Huggins (1824 – 1910) gelang es im Schweifspektrum die chemische Verbindung Dicyan spektroskopisch nachzuweisen, eine Vorstufe zur Blausäure. Weltweit verbreiteten diese Nachrichten Schrecken, von einer sensationssüchtigen Presse und unlauteren Geschäftemachern gefördert: Medikamente gegen die zu erwartenden Vergiftungen wurden verkauft, ebenso Gasmasken, viele Menschen dichteten Türen und Fenster ab. Wolf wiegelte ab, er wusste, dass die Gasdichte im Schweif sehr gering ist.

Nicht erst seit Halley waren Barnard und Wolf in einem freundschaftlichen wissenschaftlichen Wettlauf. Beide hatten in den 1890er Jahren begonnen, den Himmel mit »Porträtlinsen« zu fotografieren. Das war für die damalige Astronomie neu: Mit den kurzbrennweitigen Objektiven gelang es große Bereiche des Himmels auf einer Platte abzubilden. Solche Bilder hatte man noch nicht gesehen: Leuchtende Nebel und benachbarte sternleere Gebiete in der Milchstraße wurden entdeckt. Auf diesen Weitwinkelfotos tauchen überraschend auch bewegliche und veränderliche Objekte auf. Ihr Auffinden brachte beiden Forschern unabhängig voneinander hohe Bekanntheit als Entdecker von Kometen, Kleinplaneten, Schnellläufern, Novae und Veränderlichen ein. Die Werdegänge der beiden Astronomen, die schließlich zu ähnlichen wissenschaftlichen Interessen, Arbeitsweisen und zur Freundschaft führten, hatten allerdings sehr unterschiedlich begonnen.

Wolf – Aufstieg eines Wohlhabenden

Max Wolf wurde im Jahr 1863 in einer Heidelberger Akademikerfamilie geboren. Er studierte Physik in seiner Heimatstadt und Astronomie im nahen Straßburg. Der Vater erbaute für den Sohn einen Sternwartenturm an seinem Haus und kaufte astronomische Instrumente nach den Wünschen des Studenten. Wolf schloss seine akademische Ausbildung nach Studienaufenthalten in Schweden mit Arbeiten zur Himmelsmechanik für die Habilitation an der Universität Heidelberg im Jahr 1890 ab. Nun hatte er Vorlesungen zu halten; seine theoretischen Arbeiten führte er dabei nicht fort. Stattdessen nahm er seine in den 1880er Jahren begonnenen experimentellen Arbeiten zur Astrofotografie und zur Optik wieder auf. Die »Sternwarte meines Vaters«, wie er schrieb, wurde mit modernen Instrumenten ausgestattet, darunter Kameras mit sechszöl

ligen Voigtländer Porträtlinsen mit einem Öffnungsverhältnis von 1:5 (siehe »Wolfs Sechs-Zoll-Doppelastrograf«, S. 35). Dank des zehn Grad großen Gesichtsfeldes gelangen ihm so eindrucksvolle Bilder der Milchstraße und bisher unbekannter Nebel. Im Jahr 1891 machte Wolf auf einer drei Stunden lang belichteten Aufnahme eine Entdeckung, über die er an Barnard schrieb: »Mein größter Erfolg war das Auffinden des großen Nebels im Cygnus, den ich Amerikanebel nannte« (siehe »Amerikanebel im Cygnus«). Barnard bewunderte das Ergebnis, empfahl seinem Kollegen jedoch das neue Objekt treffender als Nordamerikanebel zu benennen.

Max Wolf hat nie unter einem Direktor an einer anderen Sternwarte gearbeitet. Er stieg nach einer klassischen akademischen Ausbildung als 35-Jähriger von seiner Privatsternwarte direkt zum Gründungsdirektor der neuen Sternwarte auf dem Heidelberger Königstuhl auf. Wegberufungen auf die Direktorenposten anderer Universitätssternwarten, so nach Göttingen und Wien, lehnte er ab.

Barnard – Aufstieg aus bescheidenen Verhältnissen

Einen ungleich schwereren Weg in die Astronomie musste Edward Barnard gehen (siehe »Kongeniales Pendant«). Er wurde im Jahr 1857 in Nashville, Tennessee geboren. Der Vater war gerade gestorben, und die Mutter lebte in ärmlichen Verhältnissen. Die Schule hat Barnard nur zwei Monate besucht, um dann als Achtjähriger durch Arbeit bei einem Fotografen die verwitwete Mutter finanziell zu unterstützen. Sein Interesse an Optik und Astronomie erwachte früh, als 20-Jähriger hatte er das Geld für ein fünfzölliges Fernrohr zusammengespart. Sein astronomisches Wissen erwarb er im Selbststudium aus Büchern. In den Jahren 1881 und 1882 entdeckte er neue Kometen, durch solche Erfolge wurde die Vanderbilt University in Nashville auf Barnard aufmerksam. Die bot dem begabten 25-Jährigen einen Studienplatz an, so dass er seinen Broterwerb beim Fotografen aufgeben konnte, um sich mit großem Fleiß dem Studium zu widmen. Er beobachtete unermüdlich weiter und wurde zum Leiter der kleinen Universitäts-Sternwarte ernannt. Barnard war als scharfsichtiger Beobachter bekannt: In Nashville fand er neun Kometen, bemerkte winzige Zeitsprünge bei der Mondbedeckung eines schwachen Sterns nahe Beta Capricorni (β Cap), woraus er auf dessen Doppelsternnatur schloss. Barnard beendete seine Studien ohne den Erwerb eines akademischen Grades.

Dennoch wurde er durch zahlreiche Veröffentlichungen immer bekannter, und so bot das neugegründete Lick Observatory in Kalifornien dem 31-Jährigen eine Assistentenstelle an. Er nahm an. Nun hatte er leistungsfähigere Teleskope unter einem meist klaren Himmel zur Verfügung. Am Lick Observatory begann Barnard auf Empfehlung von Direktor Edward Holden zunächst mit langbrennweitigen Voigtländer-Objektiven die Milchstraße zu fotografieren. Aber die Ergebnisse waren unbefriedigend. Erst mit einer sechszölligen Willard Porträtlinse von nur 31 Zoll Brennweite und dem viel größeren Felddurchmesser gelangen schließlich ab dem Jahr 1889 hervorragende Bilder. Sie zeigten großräumige schwache Nebelstrukturen, die für visuelle Beobachter bisher nicht erkennbar waren: so den Monoceros-Nebel, Nebel um die Plejaden und im Orion. Im renommierten Fachjournal »Monthly Notices of the Royal Astronomical Society« (MNRAS) schwärmte Barnard in einer Ausgabe von 1890: »Beim Betrachten dieser Aufnahmen erkennt man, dass man ein großartiges Untersuchungsfeld vor sich findet.«

Erstes Treffen scheiterte

Barnard und Wolf hatten etwa gleichzeitig lichtstarke Porträtobjektive für die neue Himmelsfotografie eingesetzt. Im März 1892 schrieb Barnard einen ersten Brief an Wolf. Er drückte seine Bewunderung für dessen Aufnahmen aus und bat ihn um einige seiner Bilder der Milchstraße im Cygnus, bei Zeta Orionis und im Sternbild Einhorn (lateinisch: Monoceros). Er gab an, sie bei einer öffentlichen Vorlesung zeigen zu wollen und später für einen eingeladenen Artikel zur Himmelsfotografie für die Weltausstellung 1893 in Chicago zu nutzen.

Wolf und Barnard verfolgten von Anfang an gegenseitig interessiert die Arbei- ten des Anderen jenseits des Atlantiks. Deshalb reifte bei beiden der Wunsch, den geschätzten fernen Kollegen mit den ähnlichen wissenschaftlichen Interessen und Instrumenten auf dessen Sternwarte persönlich kennenzulernen. Im Jahr 1893 brach Wolf zu einer Studienreise zu den astronomischen Observatorien in den Vereinigten Staaten auf. Sie diente der Vorbereitung für die angedachte Neugründung einer mit der Universität verbundenen Sternwarte in Heidelberg. Hier betrieb Wolf bisher nur eine kleine innerstädtische Privatsternwarte. Natürlich war eine Station seiner Reise auch das Lick Observatory. Dort hoffte er den hochgeschätzten Kollegen Edward Barnard endlich kennen zu lernen. Allerdings musste er bei seiner Ankunft erfahren, dass Barnard gerade zu einer Europareise aufgebrochen sei. Die sollte ihn auch zu seinem verehrten Kollegen Wolf nach Heidelberg führen. Man hatte sich vorab nicht ausreichend verabredet. Die von beiden geplanten Überraschungen verliefen ganz anders als erhofft, trugen aber dennoch bald Früchte. Am Lick Observatory wurde Wolf vom Direktor Edward Holden geführt, der ihm auch die augenblicklich verwaisten Arbeitsmittel Barnards und einige seiner prächtigen, noch unveröffentlichten Milchstraßenaufnahmen zeigte.

Zeitgleich besuchte Barnard in Heidelberg Wolfs Privatsternwarte. Dort hatte er gehofft, endlich Max Wolf zu treffen, nun wurde er stellvertretend von Wolfs überraschten Eltern herzlich empfangen und geführt. Der Vater, ein Arzt, war astronomisch gebildet, hatte er doch den frühen Berufsweg seines Sohnes Max entscheidend gefördert. Barnard war tief beeindruckt, mit welch bescheidenen instrumentellen Mitteln und in der ungünstigen Lage mitten in der Altstadt, Wolf die großen Erfolge am Himmel gelungen waren. Spontan verfasste er nach diesem Besuch einen Brief an den Heidelberger Oberbürgermeister Wilckens: Er rühmte Wolfs Erfolge und Bekanntheit über die Grenzen Deutschlands hinaus, und er empfahl, für Wolf eine Sternwarte auf einer der Höhen nahe der Stadt zu bauen. So könne ein berühmtes Observatorium entstehen.

Nebelkrieg

Unabhängig von Barnard und Wolf hatte auch Isaac Roberts in England begonnen, Nebel am Himmel zu fotografieren. Roberts war ein wohlhabender Immobilienhändler, der sich im Ruhestand eine gut ausgerüstete Privatsternwarte auf baute. Hauptinstrument war ein 20-Zoll-Reflektor, hergestellt vom bekannten Spiegelschleifer Grubb in Dublin. Roberts gelangen damit Aufsehen erregende Bilder, so im Jahr 1888 vom Andromedanebel, die dessen hellen Kern umgeben von einem Spiralnebel zeigten. Der Amateur Roberts (1829 – 1904) deutete das als Blick auf die Entstehung eines neuen Sonnensystems, das aus dem Nebel kondensiert.

Eines seiner großen Vorhaben wurde die Aufzeichnung der 52 von William Herschel um das Jahr 1800 visuell gefundenen Nebelregionen. Das Ergebnis war unerwartet: Im Jahr 1902 berichtete Roberts bei der Versammlung der Royal Astronomical Society, dass er »keine Spur von ausgedehnten diffusen Nebeln bei 48 von 52 der von Herschel beschriebenen Regionen gefunden habe«. Und das, obwohl seine Platten schwächere Sterne zeigten, als Herschel sie damals mit dem Auge habe sehen können. Seine Veröffentlichungen in den MNRAS und den »Astronomischen Nachrichten« blieben nicht ohne sofortige Erwiderung, von beiden Seiten des Atlantiks. So hatte Roberts Barnards Entdeckung des ausgedehnten Nebels im Monoceros für einen Irrtum gehalten: »… dort gibt es keinen Nebel. Die Erscheinung ist verursacht durch die kleine Skala seiner Fotografie, die mit Sternen übersäte Gebiete zeigen, als wären es Nebel«. Barnards prompte Entgegnung war gallig: »... Dr. Roberts Begründung ist völlig falsch… Das diffuse Licht erstreckt sich über Regionen, in denen es gar keine Sterne gibt«.

In diesen Jahren waren Roberts und der temperamentvolle Barnard mehrfach aneinandergeraten. So bei der nach Roberts Ansicht nebelfreien Region neben den Plejaden, in der Barnard und andere eindeutig Nebel aufgezeichnet haben, »... alles keine schwierigen Objekte«. Roberts blieb skeptisch, habe er doch auf drei Auf- nahmen mit 8, 9 und 10 Stunden Belichtung keinen Nebel gesehen. Diese wiederholt ausgetragenen Rivalitäten wurden als Nebelkrieg bekannt. Roberts konnte sich offenbar nicht damit abfinden, dass sein großer und teurer Reflektor von kleinen Spielzeuglinsen geschlagen wurde. Er glaubte fest an die Überlegenheit seiner großen Öffnung. Dabei übersah er, dass sein kleines Gesichtsfeld die ausgedehnten schwachen Nebel und ihre Begrenzungen gegen den dunklen Himmel gar nicht voll aufzeichnen konnte.

Porträtlinsen

Vorausgegangen waren dem Nebelkrieg Jahre anhaltender Diskussionen unter den Pionieren der Astrofotografie, welches wohl der geeignetere Fernrohrtyp sei. Diese Frage erschien Wolf bereits im Jahr 1897 abwegig, da sie in der Praxis doch längst entschieden sei. In einem ausführlichen Artikel für die renommierte Zeitschrift »Nature« vergleicht er die Eignung von Reflektor und Porträtlinsen für die neue Himmelsfotografie (siehe »Porträtlinse«). Er fühlte sich zu dieser Einschätzung berufen, sei er doch der Erste gewesen, der die Porträtlinsen für die Suche nach großen und ausgedehnten Nebeln eingesetzt habe. Die kurzbrennweitigen Objektive erwiesen sich für ausgedehnte Objekte am Himmel als lichtstark: »Bei verdoppelter Brennweite der Linse bedeckt das Bild die vierfache Fläche auf der photographischen Platte, und ein Punkt auf der Platte erhält nur den vierten Teil Licht. Es ist also in diesem Fall die Lichtstärke des Objektivs gegeben durch das Quadrat des Bruches: Objektivdurchmesser durch Brennweite, was ja auch jedem Portraitphotographen geläufig ist...«.

Nur auf sehr großen abgebildeten Feldern ließen sich die schwachen Nebel finden und, wichtig, auch ihre Begrenzungen gegen den benachbarten dunklen Himmel bestimmen. Porträtlinsen seien deshalb auch für die Suche nach kleinen Planeten, Kometen, zur Herstellung von Himmelskarten und insbesondere von Panoramabildern der Milchstraße unverzichtbar – hier müsse der Reflektor zurückstehen. Wolf anerkannte einige Vorteile des Reflektors: So liefert er kleinere Sternscheibchen, verglichen mit den sechs bis acht Bogensekunden großen Scheibchen seiner Linsen. Auch könne man mit Spiegeln größere Fernrohre als mit Linsen bauen, bei denen die Absorption in den dickeren Gläsern steige.

Wolf sah die Reihenfolge der astronomischen Forschung so: Zuerst Entdecken der Nebel mit Porträtlinsen, dann folgt die detaillierte Untersuchung der unaufgelösten Strukturen mit dem feldbegrenzten aber stärker vergrößernden Reflektor. Gemeinsamer Schwachpunkt der Forschung mit beiden Fernrohrtypen seien allerdings die immer noch mangelhaften fotografischen Platten (siehe »Durchbruch mit trockenen Fotoplatten«, S. 30).

Sternleeren bei Barnard

Die neue Weitwinkelfotografie zeigte nicht nur die schönen leuchtenden Nebel – wissenschaftlich fruchtbringend wurde auch die damit verbundene Entdeckung sternleerer Gebiete am Himmel. Einige kleinere dieser »Löcher im Himmel« waren schon William Herschel (1738 – 1822) Ende des 18. Jahrhunderts bei seinen visuellen Sternzählungen aufgefallen. Wenige große sternleere Regionen sind sogar mit bloßem Auge zu erkennen, so der Südliche und der Nördliche Kohlensack. Die wahre Natur der Sternleeren blieb aber fast 30 Jahre ungeklärt. Für Barnard und Wolf waren diese dunklen Gebiete wichtige Themen ihrer Forschung, sie beschritten dabei unterschiedliche Wege.

Barnard glaubte bis zu seinem Tod im Jahr 1923 fest daran, dass viele der dunklen Stellen wirkliche Sternleeren seien. Er hielt sich streng an das Beobachtbare: keine oder wenige Sterne. Von theoretischen Erklärungen hielt er sich fern, vielleicht eine Folge seiner unvollständigen akademischen Ausbildung. Einer von Barnards wissenschaftlichen Briefpartnern, der Londoner Mathematiker und Sonnenphysiker Arthur Ranyard, war Herausgeber der Zeitschrift »Knowledge«, in der Barnard und Wolf ihre schönsten Himmelsaufnahmen seit 1890 in hoher Druckqualität veröffentlichen konnten. Die für Ranyard offensichtliche Erklärung der Sternleeren als absorbierende Wolken wollte Barnard nicht hinnehmen. Im Jahr 1905 schrieb er: »Mit Hinweis auf diese dunklen Streifen scheint es eine wachsende Tendenz zu sein, sie als dunkle Massen im Vordergrund zu betrachten, die das Licht von der dahinterliegenden Milchstraße und den Nebeln abschneiden...Obwohl dies in einigen Fällen wahr sein kann … denke ich, dass sie zwangsloser unter der Annahme erklärt werden können, dass sie wirkliche Sternleeren sind«. Da für Barnard vor allem Beobachten zählte – am besten mit eigenen Augen – wollte er Beweise für die abweichende Deutung sehen.

Die lieferte ihm schließlich für ein Objekt die genaue Betrachtung einer eigenen, lange belichteten Platte des Nebelstreifens ein Grad südlich des linken Orion-Gürtelsterns, später als Pferdekopfnebel bekannt geworden (siehe SuW 2/2021, S. 26). Es überzeugte ihn »...dass statt einer Einbuchtung [im Nebelstreifen] eine fast komplette Kontur eines dunklen Objekts zu sehen war, projiziert gegen den hellen Nebel.« Eine zusätzliche visuelle Beobachtung am 40-Zoll-Refraktor bestärkte ihn schließlich in »...der Anwesenheit von einer materiellen Substanz…in diesem etwa fünf Bogenminuten großen Fleck« (siehe »Negativbild des Pferdekopfnebels«, S. 31).

Höhlennebel bei Wolf

Auch Wolf rätselte über die dunklen Flecken in den hellen Milchstraßenwolken auf den Platten seiner Sechs-Zoll-Porträtkamera aus den 1890er Jahren. Als Astrophysiker versuchte er ihrem Ursprung auf den Grund zu gehen. Er war bereits früh »...auf die merkwürdige Erscheinung aufmerksam geworden, ...dass die hellen Nebel... stets zugleich mit solchen Stellen vorkommen, wo die Sternzahl plötzlich geringer wird und fast gar keine schwachen Sterne vorhanden sind«. Es schien die Regel zu sein, dass »...die Nebel in unserem Milchstraßensystem den einseitigen Rand einer ausgedehnten Sternleere bilden«. Dieses Zusammenfallen konnte kaum zufällig sein. Wie könnte das durch kosmische Entwicklungen verstanden werden?

Eine wichtige Rolle bei seiner Forschung spielte das als Kokonnebel bekannt gewordene Objekt im Schwan. Dieser Nebel war ein Prototyp von Wolfs »Höhlennebeln«: Derartige Nebel liegen, am Ende einer langen sternarmen Höhle (siehe »Der Kokonnebel«). Wolfs Ansicht zu der Entstehung der Höhlenstruktur war, dass »sich hier etwas bewegt hat, etwas das entweder die Sterne zerstört oder weggeführt hat ..dass die Vorgänge auf ihrem Wege undurchsichtige Medien zurückgelassen haben…Vielleicht ist die Ursache die Gravitation. Die Massenwolken bringen aus der Umgebung die kleinen Sonnen immer näher an sich, und so entsteht die umgebende sternfreie Zone. Der ganze Komplex bewegt sich allmählich weiter, und die großen Höhlen bleiben zurück«. Allerdings gab es Widerspruch zu dieser Theorie: Auf einer Tagung der Astronomischen Gesellschaft entgegnete der AG-Vorsitzende Hugo Seeliger: Die Gravitation könne nicht an so vielen Stellen wirken, vielmehr könnten die dunklen Gebiete mit staubförmiger kosmischer Materie in Zusammenhang stehen.

Den Durchbruch zu einer beobachtungsgestützten Erklärung brachte die Spektroskopie von Höhlennebeln. Vesto Slipher (1875 – 1969) hatte im Jahr 1916 mit dem 26-Zoll-Refraktor am Lowell Observatory ein Spektrum des Ophiuchi-Höhlennebels und dessen Umgebung gewonnen. Der Nebel hatte ein kontinuierliches Spektrum, genau wie der Stern Rho Ophiuchi (ρ Oph). Damit war klar, dass die Strahlung des Nebels reflektiertes Licht des Sterns war. Es musste also in der Höhle um den Stern gas- oder staubförmige Materie geben, die das Sternlicht reflektieren kann. Wolf prüfte daraufhin seine schon früher am 71-Zentimeter-Waltz-Reflektor auf dem Königstuhl gewonnenen Spektren vom Höhlennebel H IV 74 (NGC 7023) nach und kam im Jahr 1917 zum gleichen Schluss wie Slipher: Auch dieser Nebel hatte ein kontinuierliches Spektrum, dasselbe wie der Zentralstern. Und er stellte auch fest, dass ein schwaches Leuchten sich bis weit außen im Nebel fortsetzte. Also musste »...nebelige Materie über die ganze Höhle ausgebreitet sein, nur nicht hell genug, um sichtbar zu werden«. Ein leerer Raum könne so etwas nicht zu Stande bringen!

Wolf-Diagramme der Dunkelwolken

Max Wolfs Name ist durch seine »Wolf-Diagramme« noch heute in Astronomielehrbüchern zu finden. Diese Methode zur Bestimmung von Absorption und Entfernung einer Dunkelwolke stellte er im Februar 1923 in seiner wohl bedeutendsten Publikation zum Thema Dunkelwolken vor: »Über den dunklen Nebel NGC 6960«. Wie für mehrere frühere Untersuchungen nutzte Wolf Sternzählungen auf Platten vom 71-Zentimeter-Waltz-Reflektor. Diesmal wurden die Zählungen aber nicht nur für die Gesamtzahl der Sterne, sondern getrennt für die Größenklassen von 10 bis 17,5 mag ausgeführt.

Über die Ergebnisse berichtete Wolf auf einer Vortragsreise nach Schweden, zu der sein Studienfreund Carl Charlier (1862 – 1934), Direktor der Sternwarte in Lund, eingeladen hatte. Bei seinem Vortrag traf er auch begeisterte junge Astronomen. Einer von ihnen, Axel Corlin, schilderte in einem Brief an seinen damals abwesenden Altersgenossen Knut Lundmark seine Eindrücke: »Der Vortrag war brillant – der beste astronomische Vortrag, den ich gehört habe. Er war gleichzeitig voll mit Phantasie und doch verlässlich. ... Wolf fing mit dem Hinweis an, dass helle und dunkle Nebel deutlich ineinander übergehen, und demzufolge dieselbe durchschnittliche Parallaxe haben. Er … demonstrierte mit Bildern vom Nebel bei Zeta Orionis (»Schwarzes Pferd«) und von anderen, dass die helle Nebelmaterie bei der Annäherung an dem dunklen Nebel heller wird und plötzlich in jenen übergeht (siehe »Negativbild des Pferdekopfnebels«, S. 31). Danach ist er zu einer sehr interessanten Untersuchung eingegangen über Stern- und Farbverteilungen der Umgebung von NGC 6922 und 6960 in Cygnus. Auf der einen Seite von NGC 6960 liegt deutlich ein dunkler Nebel, der das Licht von den Hintergrundsternen abschwächt, so dass […] die Sterndichte auf beiden Seiten von NGC 6960 höchst verschieden ist (siehe »Der Zirrusnebel im Schwan«, S. 32). Wolf hat nun einerseits die Sterndichte auf beiden Seiten gerechnet, andererseits die Farbenindizes bestimmt. [...] Er hat herausgefunden, dass die Zahl der Sterne auf beiden Seiten bis zu 11. Größe gleich ist, aber dann nimmt die Zahl auf der ›verdunkelten‹ Seite ab, und ist nur die Hälfte der Zahl auf der ›nicht-verdunkelten‹ Seite [...] bis 17,5 mag. […] Er hat ausgerechnet, dass der dunkle Nebel zirka 60 Prozent des Lichtes der der dahinterliegenden Sterne absorbiert, und aus der mittleren Parallaxe für Sterne derjenigen Magnitude, bei der die Dunkelwolke zuerst einsetzt, die Entfernung der Wolke zu 1500 Lichtjahre bestimmt« (siehe »Das erste Wolf-Diagramm«). Wolfs Ergebnisse hatten damit einen weiteren, überzeugenden Nachweis für die Staubwolken- und gegen die Sternleereninterpretation gebracht.

Zum Schluss bemerkt Corlin in seinem Brief: »Leider scheint Wolf Schwierigkeiten zu haben, diese Untersuchungen gedruckt zu bekommen auf Grund der schrecklichen ökonomischen Verhältnisse in Deutschland. Kürzlich hat er zum ersten Mal erlebt, dass eine ... eingereichte Mitteilung zurückgeschickt wurde aus dem Grund, dass den Astronomischen Nachrichten die Mittel sie zu drucken gefehlt haben.« Glücklicherweise ist die Veröffentlichung dann doch schon im Juli 1923 erschienen.

Rivalen und Freunde

Nachdem das erste geplante Treffen von Barnard und Wolf im Jahr 1893 für beide unerwartet gescheitert war, wurde der Besuch nachgeholt. Im Winter 1900 konnte Wolf seinen amerikanischen Kollegen bereits auf seiner gerade eröffneten Königstuhl-Sternwarte empfangen. Obwohl im wissenschaftlichen Wettstreit, begegnete man sich mit gegenseitiger Hochachtung, aus der eine lebenslange Freundschaft erwuchs. Im häufigen Briefwechsel tauschte man sich über wissenschaftliche, instrumentelle und sehr persönliche Themen aus. Eine gemeinsame Publikation der beiden hat es allerdings nie gegeben. Zu jener Zeit hatten die, verglichen mit heute viel kürzeren Veröffentlichungen, meist nur einen Autor (Wolf publizierte, ungewöhnlich für die Zeit, mehrfach mit seiner Frau Gisela). Eigene wissenschaftliche Priorität zu wahren, war beiden Männern wichtig.

Die gegenseitige Zuneigung bewährte sich in schweren Zeiten. Während der Hungerjahre in Deutschland nach dem Ersten Weltkrieg schickte Barnard mehrfach Geldbeträge in US-Dollar an Wolf, die der dann mit Astronomen in Berlin und Wien teilte, die noch schwerer betroffen waren. Als der seit einigen Jahren kränkelnde Barnard im Mai 1921 vom Tode seiner Frau zu tiefst erschüttert wurde, schickte Wolf einfühlsamen Trost und benennt einen Planeten nach dessen Frau: Barnardiana. Darüber berichtete die Zeitschrift »Nature«, allerdings falsch, der Asteroid sei nach Edward Barnard benannt. Der ist unglücklich darüber und bittet Wolf um eine unmissverständliche Umbenennung auf den Vornamen seiner Frau: Rhoda. Im Sommer 1922 kann Wolf vom Erfolg seines Einspruchs berichten: Kleinplanet (907) heißt Rhoda, (819) Barnardiana. Diese besondere Ehrung ließ Barnard auf den Grabstein seiner Frau meißeln.

Barnard starb am 6. Februar 1923 im Alter von 65 Jahren in seinem Haus nahe des Yerkes Observatory in Williams Bay, Wisconsin. Direktor Edwin Frost bat Wolf, einen Nachruf für die »Astronomischen Nachrichten« zu schreiben. Und Wolf verfasst eine von Hochachtung und Zunei- gung durchdrungene Würdigung seines Freundes: »…so dürfen wir ihn wohl als einen der größten Beobachter bezeichnen. Er war ein Virtuose im Sehen und Messen, er hatte das Talent, das Neue zu erkennen, das Andere achtlos übersahen, und er hatte, als Bestes, den eisernen Fleiß gepaart mit unverwüstlicher Begeisterung für die Forschung«. Wolf geht auf Barnards umfangreiche Entdeckungen auf fast allen Gebieten der Astronomie ein, vom Planetensystem über Kometen bis zu den Sternen hoher Eigenbewegung und den Stern leeren: »…es war ihm…fast einerlei was er beobachtete. Jede Erscheinung, alles Beobachtbare erschien ihm gleich wichtig und interessant«.

Die Leistungen beider Wissenschaftler für die Entwicklung der Astrofotografie und ihre erfolgreiche Forschung wurden mehrfach international gewürdigt. Die Bruce-Medaille der Astronomical Society of the Pacific wurde im Jahr 1917 an Barnard und 1930 an Wolf verliehen. Die Royal Astronomical Society würdigte beide mit ihrer Goldmedaille: im Jahr 1897 Barnard und 1914 Wolf.

Himmelsatlas mit Einschusslöchern

Beide Forscher haben eine Auswahl ihrer schönsten Himmelsfotografien in Atlanten zusammengefasst, die schon damals eine interessierte Öffentlichkeit begeisterten. Barnard gelang es nach seinem Wechsel vom Lick zum Yerkes Observatory einen lichtstarken Doppelastrografen mit Zehn- und Sechs-Zoll-Objektiven anzuschaffen – auch hier wie bei Wolf, durch eine Spende von der vermögenden US-Amerikanerin Catherine Bruce finanziert. Nach erfolgreicher Erprobung in Williams Bay konnte dieses »Bruce« für ein Jahr zum neuen Sonnenobservatorium auf dem Mt. Wilson umgesetzt werden, das der Yerkes-Direktor George Ellery Hale gerade auf baute. Von Kalifornien aus waren die hellen komplexen Sternwolken in Sagittarius und Scorpius besser erreich- bar. Während dieser Expedition in den Süden wurden 40 Platten für den geplanten Barnard-Atlas gewonnen. Barnard durchsuchte diese Platten nach Sternleeren, die er als »dark markings« (deutsch: dunkle Markierungen) bezeichnete. So entstand ein Katalog mit 182 dieser Objekte der im Jahr 1919 vom Yerkes Observatory veröffentlicht wurde.

Barnards Tod im Jahr 1923 verhinderte allerdings zunächst die Fertigstellung seines großen Atlas. Direktor Frost versprach die posthume Vollendung und Erweiterung des Werks aus dem reichen Bildnachlass seines geschätzten Kollegen. So erschien im Jahr 1927 der »Atlas of Selected Regions of the Milky Way«, ein zusammenfassendes Meisterwerk über Barnards lebenslange Beiträge zur Himmelsfotografie und zu den Dunkelwolken. Der Atlas enthält 50 Originalfotos der ausgewählten Regionen, jedes begleitet von einer Identifikationskarte und erklärendem Text. Der Katalog der »dark markings« wurde nun auf 349 Objekte erweitert, diese Nummerierung wurde Namensbestandteil der dunklen Barnard-Objekte. So ist beispielsweise Barnard 68, kurz B 68, ein Lehrbuchbeispiel für das wellenlängenabhängige Abschwächen der Strahlung durch kosmische Materie, ein Effekt, der interstellare Extinktion heißt.

Mit der Herstellung des Barnard-Atlas wurde bereits im Jahr 1907 begonnen – es wurde ein teures Langzeitprojekt. Weil die erreichbare Druckqualität dem anspruchsvollen Barnard nicht genügte, sollten die 50 Bilder der ausgewählten Regionen fotografisch als Kontaktkopien seiner Platten bei einer Firma in Chicago hergestellt werden. Aus Kostengründen musste die Auflage deshalb auf 700 Atlanten begrenzt werden. Barnard prüfte jedes einzelne der insgesamt 35 700 Fotos. Beim Transport der Bilder vom Hersteller in Chicago geriet der Lastwagen in eine der damals häufigen Gangsterkämpfe und wurde von einem Geschoss getroffen. Die durchschossenen Fotos in der Ausstellung im Yerkes-Museum fanden bei Besuchern reges Interesse. Der Originalatlas wird heute als Rarität gehandelt. Erfreulicherweise gibt es jetzt einen Nachdruck und eine internetbasierte Version (siehe »Der Barnard-Atlas«).

Max Wolf veröffentlichte seine schönsten Himmelsaufnahmen für ein breites naturwissenschaftlich interessiertes Publikum im Jahr 1925: »Die Milchstraße und die Kosmischen Nebel – 16 Lichtdrucke nach Himmelsphotographien mit erläuterndem Text« (siehe »Wolfs Werk«). Alle enthaltenen Aufnahmen sind auf der Königstuhl-Sternwarte entstanden, mit dem 40-Zentimeter-Bruce-Astrografen, dem 71-Zentimeter-Reflektor oder dem Objektiv eines kleinen lichtstarken Momentapparates. Ausführliche Beschreibungen begleiten durch alle Bilder, die vielen dunklen Strukturen werden durchgängig als verursacht durch Staubabsorption erklärt. Dieser Atlas ist online bei der Universitäts-Bibliothek Heidelberg einsehbar.

Und auch Isaac Roberts Fotografien von Herschels Nebeln wurden posthum von seiner astronomisch tätigen Frau Dorothea veröffentlicht. (siehe »Nebelatlas posthum«, S. 34)

Was bleibt?

Der Herausgabe der schönen Atlanten waren drei Jahrzehnte Bemühen um das Verstehen der Natur der Sternleeren oder Dunkelnebel vorausgegangen. Sie führten schrittweise zu der Erkenntnis, dass es interstellaren Staub geben könnte, der das Licht dahinterliegender Regionen oder Objekte absorbiert. Für dessen Entdeckung gibt es kein eindeutiges Datum, anders als bei der Entdeckung des interstellaren Gases durch Hartmann im Jahr 1904 (siehe SuW 2/2021, S. 26). Einige Forscher hatten zwar schon Ende des 19. Jahrhunderts Staubabsorption als Ursache für die Sternleeren vermutet. Aber außer den Himmelsfotografien mit hellen und dunklen Regionen gab es keinen physikalischen Schlüssel zum Nachweis der Staubhypothese. Für Wolf lieferte die Spektroskopie der Dunkelnebel schließlich den Nachweis, dass dort Staubteilchen das Licht des benachbarten Sterns reflektieren. Er schätzte auch die Größe der Staubteilchen richtig ein, etwa lichtwellenlängengroß; so könne durch Lichtstreuung maximale Absorption pro Masse großflächig entstehen.

Auch nach ihrer Erklärung als lichtabsorbierende Staubwolken blieb deren Erforschung schwierig, denn im optischen Spektralbereich emittieren die Dunkelnebel kein eigenes Licht. Die Dicke und Struktur der Wolke musste aufwendig aus Extinktions- und Verfärbungsmessungen dahinterliegender Sterne erschlossen werden. Das änderte sich grundlegend mit dem Beginn der Infrarotastronomie in den 1970er Jahren. Jetzt konnte die Wärmestrahlung der Wolken gemessen wer- den: Aus optisch dunklen Wolken wurden im Infraroten hell leuchtende Objekte. Nun waren Struktur, Dichte, Temperatur und Chemie der Staubwolken einfach erkennbar. Und es bestätigte sich Wolfs frühe Vermutung, dass der Himmel überall mit mehr oder weniger dichten Staubwolken überzogen ist.

Literaturhinweise

Barnard, E. E.: On the dark markings of the sky. With a catalogue of 182 such objects. The Astrophysical Journal 49, 1919

Freiesleben, H.-C., Wolf, M.: Der Bahnbrecher der Himmelsphotographie, Stuttgart 1962

Lemke, D., Mattila, K.: Der Entdecker der interstellaren Materie. Sterne und Weltraum 2/2021, S. 26–37

Lemke, D.: Etwas anderes als Astronom kann man eigentlich gar nicht werden, Sterne und Weltraum 7/2016. S. 40–51

Wolf, M.: Reflector and portrait lens in celestial photography, Nature 582, 1897

Wolf, M.: Über den dunklen Nebel NGC 6960, Astronomische Nachrichten 219, 1923

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