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Sternengeschichten Folge 292: Das WOW-Signal

Wow! Das hat der Astronom Jerry Ehman am 15. August 1977 auf den Computerausdruck geschrieben, auf dem Daten des “Big Ear”-Radioteleskops der Ohio State University aufgezeichnet waren. Er war enorm beeindruckt von dem, was er dort gesehen hatte. Das, was das Teleskop da aufgezeichnet hatte, sah genau so aus, wie er sich die Botschaft einer intelligenten außerirdischen Zivilisation vorgestellt hatte.

Um das zu erkennen, was Ehman erkannt, braucht man aber ein wenig Fantasie. Beziehungsweise: Ahnung von Radioastronomie. Der Computerausdruck bestand aus einem Blatt Papier, auf dem Zahlen und Buchstaben scheinbar wild verstreut waren. Die meisten Symbole waren Einsen und Zweien. Aber dazwischen fand sich die Zeichenfolge “6EQUJ5” und genau die inspirierte Ehman zu seinem “Wow!”.

Nicht, weil es sich bei diesen sechs Symbolen um eine geheime Botschaft gehandelt hatte. Die Daten des Radioteleskops wurden damals nicht wie heute in schön visualisierten Bildern präsentiert. Sondern eben als Zahlen und Buchstaben auf Papier, die man erst korrekt interpretieren musste. Das, was aufgezeichnet wurde, war das “Signal-Rausch-Verhältnis”, das – wie der Name schon sagt – die Stärke eines Radiosignals in Bezug auf das immer vorhandene Hintergrundrauschen angibt. Das Teleskop maß alle 12 Sekunden die Stärke der Radiowellen die aus dem Weltall die 103 mal 33 Meter große Antenne trafen. Wenn das Signal nicht stärker als das Rauschen war; oder anders gesagt: Wenn kein Signal gemessen wurde, dann wurde gar kein Symbol aufgezeichnet. Stärkere Signale wurden mit den Ziffern von 1 bis 9 bezeichnet; noch stärkere Signale mit Buchstaben von A bis U. “U” war das Maximum der aufgezeichneten Stärke und entsprach einem Signal, das 30 Mal stärker war als das Hintergrundrauschen.

Im Fall des Signals, das Ehman so beeindruckt hatte, maß das Teleskop ein Signal, das direkt mit der Stärke 6 eintraf. 12 Sekunden später stieg es schon auf eine Stärke die mit E bezeichnet wurde, danach folgte Q und dann die Maximalstärke U, bevor es über J und 5 wieder auf das Level des Hintergrundrauschens absank. Anders gesagt: Das Radioteleskop maß ein 72 Sekunden dauerndes Signal, das plötzlich sehr schnell anstieg und ebenso schnell wieder absank. Und das war etwas, das Jerry Ehman mit seinem “Wow!” bezeichnet hatte.

Bevor wir uns nun damit beschäftigen, was das alles bedeutet muss man eines zuerst deutlich klar stellen: Wir haben normalerweise ganz bestimmte Bilder im Kopf, wenn wir von “Radio” oder “Radiosignal” sprechen. Dann denken wir an die Musik aus dem Autoradio; die Nachrichtensendungen oder ähnliches. Wir denken an ein technisches Gerät, das von uns verwendet wird, um Informationen per Radiowellen zu vermitteln. Aber Radiowellen an sich sind völlig natürlich. Radiowellen sind ganz normale elektromagnetische Strahlung, so wie das Licht, das wir sehen oder Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung. Jede Menge natürliche Phänomene erzeugen Radiowellen; genau so wie jede Menge natürliche Phänomene normales Licht erzeugen.

Radioteleskop. Damit kann Radio hören. Aber nicht nur... (Bild: ADwarf, Public Domain)

Radioteleskop. Damit kann Radio hören. Aber nicht nur… (Bild: ADwarf, Public Domain)

Unsere Sonne etwa leuchtet – unsere Sonne gibt aber auch Radiowellen ab. Und in diesen Wellen steckt dann natürlich kein Radioprogramm. Es sind nur Wellen; quasi Rauschen, das um so stärker wird, je exakter man ein Radioteleskop auf die Sonne ausrichtet. Radiowellen empfangen wir auch von den anderen Sternen am Himmel; wir empfangen sie aber zum Beispiel auch von Molekülen. Wenn ein Molekül durch die Strahlung etwa eines Sterns angeregt wird, das heißt die Energie dieser Strahlung aufnimmt, gibt es diese Energie dann später in Form von Strahlung wieder ab. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um Radiostrahlung und die genaue Frequenz hängt davon ab, um welche Art von Molekül es sich handelt. So können Astronomen zum Beispiel herausfinden, welche Moleküle sich in den großen interstellaren Wolken befinden, den Scheiben aus Gas und Staub in denen Planeten entstehen oder den Staubwolken, mit denen sich Kometen umgeben.

Wenn ein Radioteleskop also Radiosignale aus dem Weltall auffängt, dann bedeutet das NICHT, dass da irgendwo jemand einen Radiosender betreibt und uns eine Botschaft schicken will. Was aber nicht heißt, dass das nicht auch möglich sein kann. Wir Menschen haben genau das gemacht. Damit meine ich jetzt nicht all unsere Radio- und Fernsehsendungen, die wir per Radiowellen über die Erde und auch – nicht absichtlich – hinaus ins All geschickt haben. Diese Signale sind viel zu schwach, um irgendwo außerhalb der Erde empfangen werden zu können. Wenn unser Radioprogramm den nächsten Stern erreicht hat, sind die Signale schon so schwach, dass sie im natürlichen Rauschen verschwinden. Aber wir haben – zumindest ab und zu – auch gezielt Botschaften ins All geschickt. Zum Beispiel am 16. November 1974 mit dem Arecibo-Radioteleskop. Dieses Radiosignal enthielt Informationen über Mathematik, Chemie, die Menschheit und unser Sonnensystem und wurde mit einer Sendeleistung von einem Megawatt in Richtung des 25.000 Lichtjahre entfernten Kugelsternhaufens M13 geschickt. Nicht, weil man sich tatsächlich eine Kommunikation mit Aliens erhoffte, sondern hauptsächlich um mal zu schauen, wie man es überhaupt anstellen würde, wenn man denn mit intelligenten Außerirdischen kommunizieren wollen würde.

Aber wenn wir das machen können, dann tun es vielleicht Aliens auch. Sofern es sie gibt, natürlich. Aber wenn, dann würden wir in etwa so etwas erwarten wie das “Wow!-Signal”. Ein starkes Signal, das deutlich über das Hintergrundrauschen hinaus geht. Aber das allein reicht natürlich nicht als Kriterium um zwischen künstlichen und natürlichem Ursprung zu unterscheiden. Es könnte sich ja vielleicht auch um Radiowellen handeln, die von irgendeinem der irdischen Satelliten stammen. Oder von der Erde selbst, auf der ja auch jede Menge Radiowellen produziert werden.

Dem entgegen spricht zuerst einmal die Dauer des Signals. Das Big-Ear-Radioteleskop hatte keine Nachführung. Das bedeutet, das es nicht dauerhaft an einen bestimmten Punkt am Himmel ausgerichtet werden kann. Es schaut einfach nach oben, während es sich mit der Erde unter dem Himmel hinwegdreht. Wie lange eine bestimmte Quelle in seinem Blickfeld bleibt, hängt im wesentlichen von der Entfernung ab. Ein Objekt, das sich enorm weit enfernt befindet, also außerhalb des Sonnensystems, ist aufgrund der Erddrehung für das Teleskop nur 72 Sekunden lang sichtbar. Ein solches Signal würde stärker werden, während sich das Teleskop mit der Erde in seine Richtung dreht, dann ein Maximum erreichen und wieder schwächer werden bis es nach 72 Sekunden nicht mehr sichtbar ist. Genau das ist beim Wow!-Signal passiert. Eine Quelle in Nähe der Erde kann man damit so gut wie ausschließen.

Intensitätsprofil des Wow-Signals (Bild: Maxrossomachin, CC-BY-SA 3.0)

Intensitätsprofil des Wow-Signals (Bild: Maxrossomachin, CC-BY-SA 3.0)

Auch die Frequenz auf der das Signal empfangen wurde, spricht gegen einen irdischen Ursprung. Die liegt bei 1420 Megahertz, der sogenannten Wasserstoff- oder H-Eins-Linie. Das ist genau die Frequenz, bei der neutraler Wasserstoff seine natürliche Radiostrahlung abgibt. Normalerweise sendet Wasserstoff natürlich nicht einfach so Radiowellen aus, aber wenn er – so wie im interstellaren Raum – ungestört von anderen Einflüssen existieren kann, dann kann er aufgrund seiner quantenmechanischer Eigenschaften Energie abgeben. Und zwar in Form von Radiowellen mit einer Wellenlänge von 21 Zentimetern und einer Frequenz von 1420 Megahertz. Das ist für Astronomen besonders wichtig, denn Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum und entsprechende Radiobeobachtungen können uns sagen, wie der Wasserstoff zwischen den Sternen verteilt ist.

Weil diese Frequenz von 1420 Megahertz so wichtig ist, ist diese Frequenz auch für die Astronomen reserviert; andere Geräte dürfen da nicht senden. Und weil Wasserstoff eine so universale Bedeutung hat, die eigentlich allen intelligenten Lebewesen klar sein müsste, haben manche Wissenschaftler vorgeschlagen, dass die Frequenz von 1420 Megahertz diejenige ist, die sich als Frequenz für die Kommunikation mit Aliens am besten eignet. Denn auch das ist ja ein Problem: Man muss eine Botschaft nicht nur senden; sie muss auch empfangen werden. Wenn man aber nicht weiß, auf welche der vielen möglichen Frequenzen man den Empfänger einstellen muss, wird das schwer.

Die Frequenz des Wow!-Signals deutet also ebenfalls auf einen Ursprung außerhalb des Sonnensystems hin und entspricht der Frequenz, die wir für die interstellare Kommunikation für vernünftig halten.

All das ist aber natürlich kein Beleg für einen intelligenten Ursprung. Das größte Problem ist die Tatsache, dass man das Signal nur ein einziges Mal empfangen hat und dann nie wieder. Die Messungen damals am Big-Ear-Teleskop wurden im Abstand von drei Minuten wiederholt. Jedes kontinuierliche Signal hätte man also doppelt in den Daten finden müssen. Beim Wow!-Signal ist das nicht passiert – es ist in der ersten Messung aufgetaucht aber nicht in der zweiten. Es wurde auch von keinem anderen Radioteleskop auf der Welt gemessen (von denen einige viel stärker waren als das Big-Ear-Teleskop). Und es wurde auch seitdem kein weiteres Signal dieser Art empfangen.

Wir haben also nur dieses eine Ereignis und außer der Messung selbst wissen wir nicht viel. Das Teleskop damals war nicht gut genug um feststellen zu können, ob das Signal moduliert war. Das heißt, wir wissen nicht, ob es einfach “nur” eine starke Radiowelle war oder ob die Wellen – so wie das irdische Radioprogramm – einen Inhalt transportiert haben. Wir wissen auch nicht, wo es genau herkommt. Die eine Messung lässt keine exakte Positionsbestimmung zu. Es kam irgendwo aus der Region am Himmel, in der sich das Sternbild Schütze befindet. Der uns am nächst gelegene Stern in dieser Gegend der mit freiem Auge sichtbar ist, ist Tau Sagittarii, ein sogenannter “Roter Klumpen Stern” der sich schon am Ende seines Lebens befindet und die Phase als roter Riese hinter sich gelassen hat.

Seit 1977 diskutieren Wissenschaftler über den Ursprung des Signals und bis jetzt hat man weder eine eindeutige natürliche Erklärung dafür gefunden, noch einen künstlichen Ursprung eindeutig ausschließen können. 2017 schlugen Wissenschaftler vor, das es aus den Staubwolken von zwei Kometen stammen könnte, die sich damals durch diese Region des Himmels bewegt hatten, was man aber 1977 noch nicht wusste. Eine genaue Analyse hat aber gezeigt, dass die Kometen nicht exakt zur richtigen Zeit am richtigen Ort waren. Vielleicht stammt das Signal von einem extrem starken Pulsar, der kurzfristig eine Art Helligkeitsausbruch hatte. Vielleicht war es ein Messfehler, der sich nicht mehr rekonstruieren lässt. Vielleicht war es irgendein seltenes natürliches Phänomen, an das wir bis jetzt noch nicht gedacht bzw. das wir noch gar nicht entdeckt haben. Vielleicht war es tatsächlich die Botschaft intelligenter Außerirdischer. Die vielleicht die gleichen Probleme haben wie wir und sich mit mangelnden Fördergeldern herumärgern müssen und Politikern, die kein Geld für die Wissenschaft ausgeben wollen. Vielleicht haben sie – so wie wir damals die Arecibo-Botschaft – einmalig eine Botschaft ins All geschickt und sich dann gedacht: Ach was solls, das empfängt doch sowieso niemand; Forschungsgeld kriegen wir dafür auch nicht; es lohnt sich nicht mehr, das nochmal zu tun.

Das einzige was man mit Sicherheit über dieses Signal sagen kann ist: Jerry Ehman hatte absolut Recht, als er 1977 “Wow!” auf den Computerausdruck geschrieben hat. Denn in all den Jahrzehnten seit damals hat es nicht aufgehört, uns zu faszinieren.

Kommentare (21)

  1. #1 pane
    29. Juni 2018

    Sagittarius? Dabei denke ich natürlich zuerst ans galaktische Zentrum. Kann es sich bei dem Wow-Signal nicht um eine Reflektion einer Strahlung aus dem glaktischen Zentrum an einer Wasserstoffwolke sein?

  2. #2 Vincent
    29. Juni 2018

    Ich frag mal ganz ketzerisch: Warum kann das Signal nicht von irgendeinem Typen aus der umliegenden Stadt Ohio kommen, der einen alten Sender erstanden hat und mal kurz ein Signal aussandte? Und warum sollten Außerirdische nur einen (sinusförmigen) Impuls aussenden?

  3. #3 Christian Berger
    29. Juni 2018

    Ich müsste mal ausrechnen wie weit man denn unsere Troposcatter Verbindungen empfangen konnte. Das sind Funkverbindungen im Bereich vieler hundert Megahertz, die über die Streuung des Signales in der Troposphäre funktionierten. Dafür braucht man irrsinnig hohe Leistungen. Im Gegensatz zum Kurzwellenfunk hat man dabei jedoch locker mal die 1000-fache Bandbreite zur Verfügung.

    Das waren wahrscheinlich unsere stärksten dauerhaften Aussendungen ins All die Nachrichten enthielten.

  4. #4 Bullet
    29. Juni 2018

    Der Gedanke liegt nahe, nech? Hatt’ ich auch so im Kopp (höhö), aberich denke, auf diesen schrägen Gedanken sind auch die Astronomen des Jahres 1977 gekommen.

  5. #5 Alderamin
    29. Juni 2018

    @Florian

    Vielleicht haben sie – so wie wir damals die Arecibo-Botschaft – einmalig eine Botschaft ins All geschickt und sich dann gedacht: Ach was solls, das empfängt doch sowieso niemand;

    Vielleicht war es auch die Alien-Entsprechung des Planetary Radar, das z.B. mit Arecibo (leider nicht mit dem chinesischen FAST) gemacht wird. Der Strahl könnte uns bei der Verfolgung eines Asteroiden kurz überstrichen haben. Arecibo arbeitet mit 1 MW Sendeleistung, aber durch die Bündelung durch die große Schüssel entspricht die Sendeleistung innerhalb der Sendekeule derjenigen eines Rundstrahlers mit 33 TW (3,3*10^13!).

    Im Ernst, ich glaube eher an die Theorie mit dem Kometen oder an das Signal irgendeines Satelliten, oder eine natürliche Quelle (irgendein Radioburst einer Hypernova, Pulsarverschmelzung oder so was). Von Aliens sollte man schon was Beständigeres erwarten.

  6. #6 Pssst
    29. Juni 2018

    Obacht Vermutung: Das Wow-Signal wurde aufgrund einer Urheberrechtsverletzung eingestellt.
    Von daher: Rettet das Internet!

  7. #7 Artur57
    29. Juni 2018

    Also die Sendeleistung, die wir Erdlinge hier abgeben können, ist doch eher bescheiden im Vergleich zu dem, was die Sonne abgibt. Unser Signal muss sich also irgendwie von dem der Sonne unterscheiden. Nicht allzu schwer: die Sonne gibt thermische Strahlung ab, das heißt viele verschiedene Frequenzen auf einmal. Wenn wir nun ein Radiosignal abgeben, ist das keine thermische Strahlung und die Aliens dürfen auf eine intelligente Zivilisation schließen, wenn sie Elvis Presley hören. Dieser Effekt geht aber teilweise wieder verloren, wenn man auf der Wasserstoff-Frequenz sendet, denn diese ist ja in der Natur ebenfalls sehr häufig.

    Am meisten Aufmerksamkeit erreicht man wohl mit einem Laserstrahl. Dieser hat nur eine Frequenz und ist daher sehr auffällig. Einmal haben japanische Wissenschaftler nur fünf Photenen der gleichen Frequenz empfangen und schon da wurde gerätselt, ob das etwas zu sagen hat. Nun, fünf sind doch etwas wenig. Aber bei 50 sähe es anders aus.

  8. #8 Karl-Heinz
    29. Juni 2018

    @Artur57

    Am meisten Aufmerksamkeit erreicht man wohl mit einem Laserstrahl. Dieser hat nur eine Frequenz und ist daher sehr auffällig. Einmal haben japanische Wissenschaftler nur fünf Photenen der gleichen Frequenz empfangen und schon da wurde gerätselt, ob das etwas zu sagen hat. Nun, fünf sind doch etwas wenig. Aber bei 50 sähe es anders aus.

    Bei mir löst diese Behauptung Stirnrunzeln aus.
    Wie weiß man bei nur fünf Photonen, dass sie zu einem Laser gehören. Von welcher Wellenlänge oder Frequenz sprichst du?
    Kannst du uns einen Link auf eine entsprechende Literatur schicken. 😉

  9. #9 pane
    29. Juni 2018

    Würd mich mal interessieren, wenn man auf dem Mond Antennen für 6000 km Strahlung aufstellte, was da heller wäre, die Erde oder die Sonne. Im 6000km Licht natürlich.

    Weil es nur eine Frequenz war, dachte ich auch an einem Echo einer Wasserstoffwolke. Wenn die angestrahlt wird von etwas sehr Energiereichem, so strahlt sie in den Wasserstofflinien zurück, die aber von der Antenne nicht gemessen werden kann, weil das viel zu kurzwellig ist. Aber eben auch in der 21 cm Linie des Wasserstoffmoleküls. und die, und nur die wurde gemessen.

  10. #10 Karl-Heinz
    29. Juni 2018

    @pane

    Was ist ein 6000km Licht ?

  11. #11 Hans Zekl
    29. Juni 2018

    Man kann eigentlich nur spekulieren. Vielleicht war es auch etwas ähnliches wie ein Mikrolinseneffekt an einem dichten Knoten interstellaren Wasserstoffs oder etwas anloges wie dem am 16. Juni beobachteten Helligkeitsausbruch:
    http://www.astronomerstelegram.org/?read=11727 oder … oder …

  12. #12 pane
    30. Juni 2018

    @Karl-Heinz: Eine Elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von 6000km

  13. #13 Karl-Heinz
    30. Juni 2018

    @pane

    Nur zum Vergleich. Der Erdradius beträgt 6.366 km. Die Wellenlänge von 6.000 km entspricht einer Frequenz von 50 Hz. 😉

  14. #14 Yeti
    30. Juni 2018

    @Karl-Heinz: ich denke, darauf wollte “pane” hinaus.

    Nehmen wir doch mal z.B. das europäische Verbundnetz. Da sind ständig ein paar zig GW unterwegs. Ziemlich in der gleichen Phase und mit gleicher Frequenz. Theoretisch arbeiten die Überlandleitungen auch als Antennen.

    Natürlich sind die Leitungen nicht als Antennen konzipiert, sondern eher so angelegt, dass die wenigsten Verluste auftreten.

    Aber wie stark könnte das 50Hz Signal sein, welches das eur. Verbundnetz so nach oben abstrahlt? Hat da jemand eine plausible Schätzung?

  15. #15 pane
    30. Juni 2018

    @Yeti: Genau so ist es. Und die Sonne strahlt in erster Näherung wie ein schwarzer Körper, bei 50 Hz ist da nicht mehr viel. Keine Ahnung, was da stärker strahlt.

  16. #16 Karl-Heinz
    30. Juni 2018

    @Yeti und pane

    Damit man bei 50 Hz genügend Leistung abstrahlen kann, muss die Antenne angepasst sein. Angepasst bedeutet in diesem Fall, dass die Antenne riesig ist. Bei λ/2-Dipolantenne so um die 3.000 km. Der Mond hat einen Durchmesser von 3.476 km. Viel Spass bei der Umsetzung eines 50Hz-Senders. 😉

  17. #17 pane
    1. Juli 2018

    @Karl-Heinz: Was meinst Du jetzt? Antenne, die abstrahlen? Haben wir, die Überlandleitungen. Wie Yeti richtig bemerkte sind die so ausgelegt, dass sie wenig abstrahlen, aber es wird immer noch eine ganze Menge sein. Ich weiß wirklich nicht, ob es mehr oder weniger ist als das was von der Sonne kommt. Oder vielleicht sogar vom kosmischen Hintergrund.

    Das mit dem Mond war natürlich nicht ganz ernst gemeint. Der Mond wäre ideal für Wellenlängen, die etwas länger sind als die, die wir auf der Erde messen können. Also das was bei uns als KW, MW und LW durchgeht. Da gibt es sicherlich Signale aus dem Weltall, die wir aber auf der Erde nicht messen können und für Satelliten zu große Antennen haben. LW ist wohl auch schon zu lang.

    Apropos LW. Die LW Antennen auf der Erde sind auch kürzer als λ/2. Es geht also auch mit kürzeren Antennen. Ob man damit vernünftig Signale empfangen können ist eine andere Frage.

    Der Mond wäre auch gut für fernes IR, weil dort immer neues flüssiges Helium nachgekippt werden muss und das auf dem Mond evtl einfacher sein wird als an einem Satelliten. Aber da bin ich mir auch nicht sicher.

  18. #18 tomtoo
    1. Juli 2018

    @Karl-Heinz
    Hätte man bei 50Hz nicht ein ziemliches Problem mit der Richtwirkung? So eine Antenne wäre doch prinzipiell ein nahezu Rundumstrahler? Also selbst bei optimalem Sender und Empfänger. Als Laie sehe ich da ziemlich wenig auf Empängerseite ankommen.

  19. #19 Karl-Heinz
    1. Juli 2018

    @tomtoo

    Oh, bei 50 Hz hätte man massive Probleme.
    Oberhalb von etwa 10 m Wellenlänge wird die Ionosphäre undurchlässig, abhängig vom Ionisationsgrad der Ionosphäre. Des weiteren sinkt die Auflösung eines Teleskops proportional zur Wellenlänge. Wie du schon bemerkt hast, wüsste man bei 50 Hz überhaupt nicht, aus welcher Richtung das Signal kommt.
    Ich finde eine Menge von Gründen, warum die Idee mit 50 Hz wirklich jeder Plausibilitätsprüfung widerspricht. 😉

  20. #20 UMa
    1. Juli 2018

    @Yeti, pane
    Für Frequenzen unterhalb von etwa 7 MHz ist die Ionosphäre der Erde undurchlässig, Totalreflexion.

  21. #21 Mike
    7. Juli 2018

    Kleine Korrektur (oder ich verstehe es einfach nicht). Die Bildunterschrift unter dem Effelsberger Teleskop lautet: “Radioteleskop. Damit kann Radio hören. Aber nicht nur…”
    Da fehlt bestimmt ein “man” vor “Radio”?