Weltalluhr in der Stadt von Hevelius

Weltalluhr in der Stadt von Hevelius

Soll die Geschichte sich wiederholt haben? Seit uralten Zeiten waren es die astronomischen Ereignisse, die den Rhythmus des Lebens auf unserem Planeten bestimmten. In der Antike fingen wir damit an die Zeit mithilfe der Sonnenstellung am Himmel zu messen. Heute richten wir unsere Uhren nach den Pulsarsignalen. Die genaueste Uhr der Welt zählt derzeit die Sekunden auf dem Dach der St. Katharinen.

Astronomen sind der Ansicht, dass bestimmte Pulsarsignale das stabilste Zeitmaß darstellen, das uns die Natur liefert. Wenn es so sie, warum sollte man sie nicht nutzen und eine Pulsaruhr bauen? Einige Wissenschaftszentren in der ganzen Welt arbeiten bereits daran, die Atomuhr mit den Solarsignalen zu synchronisieren jedoch bleibt es bislang bei Versuchen ohne eine richtige Verbindung mit einer Solaruhr hergestellt zu haben, wodurch die in Echtzeit empfangenen Solarsignale den Lauf der Atomuhr stetig hätten bestimmen können.

Intergalaktische Leuchttürme
Wenn ein Stern seine ganzen Energie in Form von Wasserstoff verbrennt, fällt er in sich zusammen und zerstreut bei der gewaltigen Explosion (Supernova) seine Außenhaut ins All. Der nach einer solchen Explosion übrigbleibende Sternkern hat verhältnismäßig geringe Ausmaße (wenn man den kosmischen Maßstab betrachtet) – der am genausten untersuchte Pulsar im Doppelstern EXO 0748-677, hat einen Durchmesser von 30 Km. Seine Masse dagegen, beträgt fast das Dreifache der Sonnenmasse.

Wenn ein Neutronenstern schrumpft beschleunigt sich seine Rotation. Der Kern des uns am nächsten gelegenen Sterns macht eine Volldrehung in ca. 20 Tagen, Pulsare können sogar bis zu 600 Umdrehungen pro Sekunde schaffen. Gleichzeitig strahlen sie von beiden Polen gewaltige pulsierende elektromagnetische Wellen aus als sichtbare und unsichtbare Röntgenstrahlung. Dieses Sternmodell wird von Wissenschaftlern als „Leuchtturm“ bezeichnet.

Mit jeder Umdrehung senden Pulsare ein reguläres Signal überwiegend im Frequenzbereich der Radiowellen, die auf der Erde von Radioteleskopen empfangen werden können. Dieses Signal ist ein geniales Zeitmaß, das mit seiner Genauigkeit bei weitem die Atomuhren übertrifft.

Bis jetzt haben Astronomen über 1900 Pulsare entdeckt. Einer der bekanntesten liegt mitten im Krebsnebel. Seine Explosion war so gewaltig, dass man ihn zwei Jahre lang von der Erde Aus mit bloßem Auge sehen konnte.

Von der Idee zur Umsetzung

Am Anfang der XXI Jhds. Entstand die Idee, eine Uhr zu bauen, die  als Grundlage ihrer Zeitangabe eine Neutronenstern (Pulsar) nutzen soll. Im Jahre 2009 wurde aus der Idee Realität. Als Investor kam das Danziger Stadtmuseum (Muzeum Gdańska), das das Erbe des großen Astronomen Johannes Hevelius  (mehr über die astronomischen Errungenschaften des berühmten Danzigers findest du hier) pflegte und beschloss, mit dem Bau der ersten Pulsaruhr der Welt seinen 400sten Geburtstag gebührend zu ehren. Man berief ein Forschungsteam, dessen Stamm aus dem Initiator, Herrn Grzegorz Szychliński (Stadtmuseum), den Diplom Elektronikern der Danziger Firma EKO Elektronik, Herrn Mirosław Owczynnik und Dariusz Samek, und Herrn Eugeniusz Pazderski, einem der besten Experten Polens im Bereich der radioastronomischen Instrumente vom Astronomie-Zentrum UMK in Thorn.

Als Ziel galt der Bau eines Gerätes, das als sog. Pulsarzeitmaß funktionieren und das stabilste von allen bis jetzt bekannten Zeitmessern sein würde. Die in Danzig gebaute Pulsaruhr soll als Testplattform dienen, dessen Ziel es ist, die Richtigkeit der Idee selbst zu belegen und die Technologie zu perfektionieren. Die Erfinder waren begeistert einerseits von der vorher unerreichbaren Genauigkeit und Stabilität einer solchen Uhr auf lange Zeit und von der universellen Einsatzmöglichkeit dieser Technologie (sollten hypothetisch alle Uhren der Welt zum Stillstand bringen, könnte man anhand des Pulsarzeitmaßes die Zeitmessung wiederherstellen), andererseits bezauberte sie gewisse Metaphysik der Uhr, die die Zeitmessung -  Grundlage der Lebensordnung der Menschen auf Erden – nach den Signalen aus der Tiefe der Galaxie durchführt.

Der Mechanismus dieses außergewöhnlichen Gerätes soll in Anlehnung an Impulse funktionieren, die von einem der interessantesten kosmischen Gebilde gesendet werden - dem Pulsar, also einem Neutronenstern, der durch die Explosion der Supernova entsteht und mit einer unglaublichen Regelmäßigkeit strahlt. Die Bestimmung der genauen Raumplatzierung und Ausrichtung der Uhr gegenüber den Pulsaren wie auch die Einbringung von Verbesserungen in Bezug auf die Abweichungen der Signalwege  sollten durch fortgeschrittene Computerprogramme und Algorithmen ermöglicht werden. Hierfür nutzt man auch mathematische Modelle der Erdbewegung gegenüber dem Baryzentrum des Sonnensystems und die Erkenntnisse über die Sonnenbewegungen in der Galaxie. Dank Beobachtung mehrerer Pulsare kann man mithilfe entsprechende Programme auch die Parameter der Uhr verbessern. Dieser innovative Mechanismus wurde in der Katharinenkirche installiert, inmitten der Danziger Altstadt und genau 20 m über dem Grab von Johannes Hevelius, Koordinaten 54°21'15"N, 18°39'6"E.

Warum ausgerechnet in Danzig? Es gibt mehrere Gründe. Johannes Hevelius war ein berühmter Astronom, Erfinder des Prototyps einer Pendeluhr und wurde in Danzig geboren. Außerdem gerade in dieser Stadt ist der Empfang eines besonders starken Pulsarsignals möglich und die Präsentation der ersten Pulsaruhr der Welt wurde mit den Feierlichkeiten  zum 400sten Geburtstag des Wissenschaftlers verbunden.

Alles über die Danziger Pulsaruhr wie auch weitere wissenschaftliche Informationen erfährt man beim Besuch des Museums der Danziger Wissenschaft Muzeum Nauki Gdańskiej