Wie ein riesiges Projekt versuchte, den Himmel ohne Computer zu kartieren

Kürzlich hat die Europäische Weltraumorganisation die dritte Datenreihe des Gaia-Satelliten veröffentlicht, einen öffentlichen Katalog, der die Positionen und Geschwindigkeiten von mehr als einer Milliarde Sternen enthält. Dies ist unser jüngster Versuch, einige der lang gehegten Fragen der Astronomie zu beantworten: Wie breiten sich Sterne (und Nebel) über den Himmel aus? Wie viele sind es, wie weit sind sie entfernt und wie hell sind sie? Ändern sie ihren Standort oder ihre Helligkeit? Gibt es neue Klassen von Dingen, die der Wissenschaft unbekannt sind?

Seit Jahrhunderten versuchen Astronomen, diese Fragen zu beantworten, und diese Arbeit war mühsam und zeitaufwändig. Es war nicht immer einfach, das aufzunehmen, was man im Okular eines Teleskops sieht – wenn man das Glück hat, überhaupt ein Teleskop zu besitzen.

Stellen Sie sich nun das Aufkommen einer neuen Technologie vor, die zu ihrer Zeit einige der Vorteile der Technologie bot, die Gaia-Kataloge ermöglichte. Es kann automatisch und unvoreingenommen aufzeichnen, was Sie sehen, und jeder kann es verwenden.

Diese Technik war Fotografie.

Dieser Artikel erzählt die Geschichte, wie die Fotografie die Astronomie verändert hat und wie Hunderte von Astronomen die erste internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit bildeten, um die Carte du Sel (wörtlich „Karte des Himmels“) zu erstellen, eine vollständige fotografische Vermessung des Himmels. Diese Zusammenarbeit führte zu einem jahrhundertelangen Kampf um die Verarbeitung von Tausenden von Fotoplatten, die über Jahrzehnte aufgenommen wurden, als die Positionen von Millionen von Sternen manuell vermessen wurden, um den größten Katalog des Nachthimmels zu erstellen.

Leider kam das Carte du Ciel-Projekt zu einer Zeit, als unsere Fähigkeit, Messungen der natürlichen Welt zu sammeln, nicht mit unserer Fähigkeit übereinstimmte, sie zu analysieren. Während das Projekt im Gange war, ermöglichten neue Werkzeuge die Untersuchung physikalischer Prozesse in entfernten Himmelskörpern und lockten Wissenschaftler von der Vermessung ab, indem sie die Möglichkeit boten, neue Modelle zur Erklärung der Welt zu erstellen.

Für die Astronomen, die an der Carte du Ciel arbeiteten, gab es noch kein Modell, das die Positionen von Millionen von Sternen in eine Theorie über die Entwicklung unserer Galaxie abstrahieren konnte; Stattdessen hatten die Forscher nur eine Ahnung, dass fotografische Techniken nützlich sein könnten, um die Welt zu kartieren. Sie hatten Recht, aber es dauerte mehr als ein Jahrhundert und die Karrieren vieler Astronomen, bis sich ihre Intuition auszahlte.

Fotografie und Astronomie

Es war der Astronom und Entdecker François Arago, Leiter des Pariser Observatoriums, der der Welt die fotografischen Techniken von Louis Daguerre vorstellte. Daguerre, basierend auf der Arbeit von Nicéphore Niépce, entdeckte, wie man dauerhafte Bilder auf Metallplatten macht.

Seit Jahrhunderten bemühen sich Astronomen darum, das, was sie am Nachthimmel gesehen haben, mit handgezeichneten Notizen und Zeichnungen festzuhalten. Angesichts der verzerrenden Optik alter Instrumente war es nicht immer einfach, das zu zeichnen, was man sieht. Sie können Dinge „bemerken“, die überhaupt nicht da waren; Diese Kanäle und die Vegetation auf dem Mars, die der arme Schiaparelli vom Mailänder Observatorium aus gemalt hat, waren nichts weiter als eine optische Täuschung, die teilweise durch die turbulente Atmosphäre verursacht wurde. Nur wenige hochqualifizierte Astronomen wie Caroline und William Herschel konnten sofort einen neuen Stern in einer vertrauten Galaxie entdecken – ein Zeichen für ein fernes katastrophales Ereignis?

Fotografie kann das alles ändern. Arago erkannte sofort das enorme Potenzial dieser Technologie: Nachts aufgenommene Bilder konnten bequem bei Tageslicht quantitativ ausgewertet werden. Messungen können genau sein und können häufig überprüft werden.

Daguerre erhielt eine Rente und erlaubte Arago, Details seiner Aktionen öffentlich zugänglich zu machen, was zu einer Explosion von Fotostudios in Paris und auf der ganzen Welt führte. Aber wie sich herausstellte, war Daguerres Methode nicht empfindlich oder praktisch genug, um etwas anderes als die hellsten Sterne, die Sonne oder den Mond einzufangen. Die nächste heiße neue Technologie, nasse Kollodiumemulsionen, war nicht viel besser; Die Platten trocknen während der Langzeitbelichtung aus, die erforderlich ist, um schwache astronomische Objekte aufzunehmen.

Bis in die 1880er Jahre mussten Astronomen 40 Jahre warten, bis endlich hochempfindliche Trocken-Fotoplatten erhältlich waren.