Nepomucenum
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MINT: Fred Alke und die Faulkes-Teleskope

[Dieser Text ist eine überarbeitete Version der englischen Fassung für das Faulkes Telescope Project und erscheint in der Ausgabe 1/2022 der Zeitschrift Andromeda.]

Am Himmel passiert jede Nacht viel mehr, als man vielleicht mit unbewaffnetem Auge vermuten würde. So durchmustern zahlreiche automatisierte Beobachtungsprogramme (z.B. Pan-STARRS auf dem Haleakala auf Hawaii oder das weltraumgebundene WISE) kontinuierlich den Himmel nach bisher unbekannten Objekten, die potentiell der Erde sehr nahe kommen oder sogar auf Kollisionskurs mit ihr sind. Die weltweit gesammelten Daten laufen dann beim Minor Planet Center (MPC) zusammen, woraufhin dann weitere Beobachter aufgefordert sind, die Neuentdeckungen zu bestätigen und ergänzende Messungen durchzuführen, um die zukünftige Bahn solcher Objekte möglichst genau vorhersagen zu können.

Abb. 1: Fred Alke

Mithilfe des weltumspannenden Netzwerks von Forschungsteleskopen des Las Cumbres Observatory (LCO), wozu insbesondere auch die beiden Faulkes-Teleskope auf Hawaii und in Australien mit ihren 2m-Spiegeln gehören, können sich auch Schüler an diesem Prozess beteiligen und dabei echte Wissenschaft betreiben. In Kooperation mit der Initiative Astronomy and internet in Münster besteht nämlich für interessierte Schulen die Möglichkeit, Beobachtungszeit am LCO zu erhalten. Davon konnte nun Fred Alke [Abb. 1] aus der Oberstufe des Nepomucenums im Rahmen einer Facharbeit profitieren.

Um Beobachtungen am LCO durchzuführen, ist es zum einen möglich, entsprechende Aufträge an den automatischen Scheduler zu übermitteln, die natürlich aufgrund der umkämpften Ressourcen nicht immer zum Zuge kommen. Fred wählte daher meist einen anderen Weg und bekam mehrere halbstündige Slots am Faulkes-Teleskop auf Hawaii zugeteilt, die regelmäßig exklusiv für Bildungszwecke reserviert sind. In diesen Sitzungen kann man per Webcam live über das Internet mitverfolgen, wie das riesige Instrument am anderen Ende der Welt auf Knopfdruck die angegebenen Positionen am Himmel ansteuert und die Aufnahmen anfertigt – das allein ist schon eine beeindruckende Erfahrung!

Abb. 2: 2009 CH53 vor dem Fixsternhintergrund am 09.02.2022, 15:43-15:52 UT. Animation von 8 Aufnahmen mit dem 2m-Faulkes-Teleskop auf Hawaii von jeweils 50s Belichtungszeit. Der Bildausschnitt zeigt 1,9’x1,9′.

Vor den Beobachtungen steht allerdings natürlich eine sorgfältige Planung. Dabei hatte Fred zunächst einmal zu klären, welche Kandidaten aus dem MPC-Katalog an aktuell zu überprüfenden Objekten überhaupt während seines jeweiligen Beobachtungs-Slots sinnvoll beobachtbar waren. Dabei kommt es nicht nur auf die vorausgesagte Position am Himmel an, sondern auch auf ein annehmbares Signal-Rausch-Verhältnis: viele dieser Objekte bewegen sich nämlich recht schnell und sind dabei relativ lichtschwach, was die Beobachtung zu einer Herausforderung macht. Konkret läuft es darauf hinaus, aus der Geschwindigkeit der Objekte sowie dem Pixel-Maßstab der Aufnahme, die wiederum von der Teleskopbrennweite und der Pixelgröße der verwendeten CCD abhängt, eine möglichst große Belichtungszeit zu ermitteln, ohne dass das Objekt „verschmiert“.

In einem zweiten Schritt wertete Fred dann seine Aufnahmen aus: dazu müssen diese zunächst mithilfe von geeigneter Software anhand der bekannten Positionen darauf befindlicher Sterne ausgerichtet werden, um danach mit hoher Präzision die Position des eigentlich interessierenden Objekts bestimmen zu können. Schließlich werden diese Messwerte dann in einem vorgegebenen Format ans MPC übermittelt.
Auf diese Weise gelang es Fred unter anderem, die Position des mittlerweile nun so bezeichneten neuen Objekts 2022 BJ6 zu bestimmen, das sich als Mars Crosser herausstellte (das ist ein Objekt, das den Marsorbit kreuzt). Eines der anderen von ihm vermessenen Objekte entpuppte sich nachträglich als Wiederentdeckung des bereits bekannten Hauptgürtel-Asteroiden 2009 CH53 [Abb. 2]. Freds Messwerte werden sukzessive in der offiziellen wissenschaftlichen Publikation des MPC, den Minor Planet Circulars, veröffentlicht.

Zwei weitere Beispiele zeigen dabei noch einmal anschaulich, dass diese Aktivitäten eine echte wissenschaftliche Relevanz haben: so misslang Freds Versuch, ein weiteres Objekt namens 2022 CO6 an der zunächst vorausgesagten Position zu beobachten. Allerdings beruhte diese Voraussage auf lediglich drei WISE-Aufnahmen, die einen Zeitraum von wenigen Minuten überdeckten – kein Wunder, dass die Bahnunsicherheiten dann noch recht groß sind. Einige Tage später stellte sich nach weiteren Beobachtungen des Objekts mithilfe der aktualisierten Ephemeriden heraus, dass es sich zur Beobachtungszeit wohl knapp außerhalb des Bildfelds befand, das bei den Faulkes-Teleskopen mit circa 9’x9′ nicht allzu groß ist [Abb. 3]. In einem anderen Fall hatte Fred hingegen mehr Glück: das Objekt 2022 CJ6 hielt sich zur Beobachtungszeit zwar nicht an der vorausgesagten Stelle auf, war nach einiger Suche dann aber doch noch so gerade auf der Aufnahme mit abgebildet worden [Abb. 4]. Freds ans MPC übermittelte Daten trugen insofern tatsächlich zu einer Verbesserung der Vorhersage der Bahn des Objekts bei.

Man sieht daran, dass astronomische Projekte das Potential bieten, auch an Schulen authentisch wissenschaftlich zu arbeiten, was für die Schüler durchaus beeindruckende Erfahrungen bietet.

Abb. 3: Roter Pfeil: vorausgesagte Position von 2022 CO6 für den Aufnahmezeitpunkt 09.02.2022, 11:48 UT unter Verwendung eines Beobachtungsbogens von ein paar Minuten. Blauer Pfeil: nachträglich berechnete Position des Objekts für diesen Zeitpunkt unter Verwendung weiterer Beobachtungen. Die Aufnahme zeigt etwa 9’x9′.

Abb. 4: Roter Pfeil: vorausgesagte Position von 2022 CJ6 für den Aufnahmezeitpunkt 09.02.2022, 15:32 UT unter Verwendung eines Beobachtungsbogens von ca. 45 Minuten. Blauer Pfeil: tatsächliche Position des Objekts, die von Fred an das MPC übermittelt wurde. Die Aufnahme zeigt etwa 9’x9′.