Erfolgreiche Asteroidenjagd im Klassenzimmer

Wenn das Pan-STARRS 1-Teleskop (PS1), eines der leistungsfähigsten Durchmusterungsteleskope, den Nachthimmel durchsucht, dann schießt seine 1400-Megapixel-Kamera mehr als 500 Bilder pro Nacht. Doch in der Zeit zwischen dem 25. Oktober und dem 21. Dezember 2010 landeten die dabei aufgenommenen Daten nicht nur auf den Computern der professionellen Astronomen, sondern auch in Klassenzimmern in den USA und Deutschland. Dort nutzten Schüler die Bilder, um die Bahnen bereits bekannter Asteroiden zu verfolgen und zu bestätigen, und um Kandidatenobjekte für bislang unbekannte Asteroiden zu entdecken. Ließ das Wetter in Hawaii keine Beobachtungen zu, werteten die Schüler alternativ Daten eines Teleskops des Astronomical Research Institute (ARI) in Westfield im US-Bundesstaat Illinois aus.

Über das Internet erhielten die teilnehmenden Schulen dabei Bilder, die jeweils ein und dieselbe Himmelsregion zeigten, aufgenommen im Abstand von einer Stunde. In dieser Zeit würde sich ein Asteroid des so genannten Hauptgürtels relativ zu den fernen Hintergrundsternen merklich (nämlich um rund 100 Pixel) bewegen. Die Schüler durchsuchten die Bilder nach Objekten, bei denen sich diese Art von Bewegung zeigte, untersuchten, ob es sich dabei vielleicht um Artefakte handeln konnte, und meldeten ihre Ergebnisse an die International Astronomical Search Collaboration, deren Freiwillige die Ergebnisse überprüften und Nachfolgebeobachtungen arrangierten.

Einige der interessantesten Beobachtungsobjekte dabei: so genannte "Near-Earth Objects" (NEOs): Asteroiden oder ähnliche Objekte, deren Umlaufbahnen sie ins innere Sonnensystem führen. Einige der NEOs könnten sich als potenzielle "Killerasteroiden" auf Kollisionskurs mit unserem Heimatplaneten befinden; solche Gefahrenquellen ausfindig zu machen ist eines der Hauptziele des PS1-Teleskops. Um die Umlaufbahn eines NEOs vorhersagen zu können, sind mindestens zwei Beobachtungen zu unterschiedlichen Zeiten nötig. Einige der Zweitbeobachtungen haben die Schüler im Rahmen dieses Projekts beigetragen. Katharina Stöckler (17 Jahre, 11. Schuljahr [Kursstufe 1] am Gymnasium Neckargemünd) erklärt: "Wir konnten eine ‚NEO confirmation', eine Bestätigungsbeobachtung für den Asteroiden 2010 UR7 durchführen. Solche Beobachtungen sind äußerst wichtig, da sie zum einen die Existenz der potenziellen Gefahrenquelle bestätigen und es zum anderen ermöglichen, die Umlaufbahn des Asteroiden mit größerer Genauigkeit zu bestimmen." Im Rahmen des Projekts kam es noch zu drei weiteren solchen "Confirmations"; zusätzlich kam es zu 64 Dritt- oder Viertbeobachtungen von NEOs, die den mit der Erforschung dieser Objekte befassten Wissenschaftlern ebenfalls wichtige Daten liefern.

Im Laufe des Projekts fanden die Schüler in den Pan-STARRS-Daten außerdem 151 Kandidaten für bislang unentdeckte Asteroiden, die im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter um die Sonne kreisen (plus 20 weitere Kandidaten in den Daten des ARI/Westfield-Teleskops). Schüler des Benedikt-Stattler-Gymnasiums in Bad Kötzting in Bayern entdeckten in einer einzigen Nacht ganze sieben solcher Kandidatenobjekte. Um bestätigt zu werden und provisorische Identifikationsnummern zu erhalten, müssen die Objekte allerdings noch ein weiteres Mal beobachtet werden. Bei einer Reihe der Objekte dürfte dies gar nicht erst gelingen; andere könnten sich doch als bereits bekannte Asteroiden herausstellen. Kommt es zur Bestätigung, und wird ein Objekt über mindestens einen gesamten Umlauf (und damit typischer Weise 3 bis 6 Jahre) hinweg verfolgt, bekommt es eine endgültige Identifikationsnummer und die Entdecker haben das Recht, einen Namen für den Asteroiden vorzuschlagen.

Dr. Partick Miller von der Hardin-Simmons-Universität in Abilene, Texas, der Direktor der International Astronomical Search Collaboration, sagt: "Pan-STARRS-Bilder enthalten eine enorme Menge von Information, und geben den Schülern die Chance, hunderte von neuen Entdeckungen zu m achen. Mit den Daten, die Pan-STARRS liefert, könnten wir unsere Kampagnen auf tausend Schulen und Colleges, und zehntausende von Schülern und Studenten, ausdehnen - das sind für uns, und auch für die beteiligten Bildungseinrichtungen, aufregende Perspektiven!"

Dr. William Burgett, Pan-STARRS-Projektmanager, ergänzt: "Es ist für uns sehr aufregend, dass wir ein Forschungsinstrument der Spitzenklasse - eben Pan-STARRS - und echte Forschungsdaten nutzen können, um Schülerin der ganzen Welt einen Zugang zur Astronomie zu schaffen. Wir hoffen, dass dies nur der erste Schritt eines Projekts ist, mit dem wir später weltweit hunderte von Schulen zu erreichen hoffen."

Hintergrundinformationen

Die Pan-STARRS-IASC-Kampagne nutzt Daten des Pan-STARRS 1 (PS1) Teleskops, eines Teleskop mit 1,8 Metern Spiegeldurchmesser auf dem Haleakala in Hawaii, das den Himmel systematisch nach Objekten absucht, die sich entweder bewegen oder ihre Helligkeit mit der Zeit verändern. Am PS1 ist die größte Digitalkamera der Welt angebracht, eine astronomische Spezialanfertigung mit 1400 Megapixeln; die von Pan-STARRS jede Nacht gesammelte Datenmenge entspricht dem Fassungsvermögen von rund 1000 DVDs. Im Laufe der nächsten drei Jahre ist zu erwarten, dass PS1 rund 100,000 Asteroiden entdeckt und prüft, ob sich einer oder mehrere davon auf Kollisionskurs mit der Erde befinden. Außerdem wird das Teleskop fünf Milliarden Sterne und 500 Millionen Galaxien erfassen und dabei für diejenigen 75 Prozent des Nachthimmels, die von Hawaii aus sichtbar sind, die bislang vollständigste digitale Himmelskarte erstellen. PS1 ist der Prototyp für das größere PS4-Teleskop, das ein viermal so großes Lichtsammelvermögen haben und auf dem Mauna Kea aufgestellt werden soll. Das Pan-STARRS-Projekt wird vom Institut für Astronomie der Universität Hawaii geleitet. Die astronomischen Beobachtungsprojekte der PS1 Surveys wurden ermöglicht durch Beiträge des Instituts für Astronomie der Universität Hawaii, des Pan-STARRS-Project Office, der Max-Planck-Gesellschaft mit ihren teilnehmenden Instituten, dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, sowie weiterer internationaler Partner.

Weitere Informationen zu PanSTARRS: http://pan-starrs.ifa.hawaii.edu/public/

Die International Astronomical Search Collaboration (IASC, ausgesprochen als "Isaac") ist ein internationales Outreach-Programm für weiterführende Schulen und Colleges, das den teilnehmenden Bildungseinrichtungen kostenlose angeboten wird. Die jetzige Kampagne nutzt das Netzwerk der Global Hands-on Universe (GHOU)-Kollaboration, eines Zusammenschlusses von Wissenschaftlern und Lehrern, die es Schülern ermöglichen will, das Universum mit Hilfe der Werkzeuge der Mathematik, der Naturwissenschaft und der Technik selbst zu erforschen.

Weitere Informationen zu IASC: http://iasc.hsutx.edu/
Weitere Informationen zu GHOU: http://www.globalhou.net/

Die deutschen Schulen, die an der Pan-STARRS-IASC-Kampagne teilnehmen, werden koordiniert und unterstützt vom Haus der Astronomie in Heidelberg (in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und der Starkenburg-Sternwarte Heppenheim), dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching und der Technischen Universität München.

Die teilnehmenden Schülergruppen sind (jeweils deutsche Schulen mit US-amerikanischen Partnern):

"NEO Confirmations" (Zweitbeobachtungen für Near-Earth Objects):