Sternengeschichten Folge 409: Shakespeare am Himmel – Die Entdeckung der Monde des Uranus

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Sternengeschichten Folge 409: Shakespeare am Himmel – Die Entdeckung der Monde des Uranus

Der Planet Uranus ist außergewöhnlich. Es war der erste neue Planet des Sonnensystems den wir Menschen entdeckt haben. Bis 1781 hat niemand auch nur damit gerechnet dass da neben den immer schon bekannten und für alle ohne irgendwelche Hilfsmittel sichtbaren Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn noch weitere Planeten die Sonne umkreisen. Aber dann hat Wilhelm Herschel den Uranus entdeckt. Und gezeigt, dass das Sonnensystem viel größer ist als gedacht. Und noch mehr: Er hat gezeigt dass es da noch was zu entdecken gibt. Dass man sich nicht darauf beschränken muss, die Positionen und Bahnen der bekannten Himmelskörper zu katalogisieren. Sondern dass man sich auf die Suche nach völlig neuen Himmelskörpern machen kann.

Herschel hat aber nicht nur den Uranus selbst entdeckt. Sondern ein paar Jahre später, im Jahr 1787, auch noch zwei Monde die den neuen Planeten umkreisen. Die tragen die Namen “Titania” und “Oberon”. Das klingt passend zum Rest des Sonnensystems, wo ja alles nach irgendwelchen Göttergestalten benannt ist. In dem Fall sind es aber Figuren aus dem Theaterstück “Ein Sommernachtstraum” von William Shakespeare: Titania ist die Königin der Elfen und Oberon ihr Ehemann. Gut, ob man die Planeten jetzt nach fiktiven Göttern oder fiktiven Elfen benennt ist eigentlich egal. Aber so oder so: Es hat sich seitdem eingebürgert, die Monde des Uranus nach Figuren aus den Werken von Shakespeare zu benennen und deswegen widmen wir uns in der heutigen Folge der Sternengeschichten ein wenig dem himmlischen Theater.

Uranusmonde auf einer Zeichnung von Herschel von 1787

Wilhelm Herschel konnte 1781 deswegen den Uranus entdecken, weil seine Teleskope besser waren als alle anderen. Er hat seine Geräte selbst gebaut und sie waren die besten der Welt. Und in den folgenden Jahren hat er sie noch besser gemacht – und damit natürlich weiter den Himmel beobachtet. Am 11. Januar 1787 war er wieder mal dabei und betrachtete auch den von ihm entdeckten Planeten. Und stellte fest dass in seiner umittelbaren Nähe ein paar “sehr schwache Sterne zu sehen waren”, wie er es ausdrückte. Am nächsten Tag waren zwei der Sterne weg. Herschel schaute weiter hin: Am 14, am 17., am 18., am 24. Januar und am 4. und 5. Februar. Jedes Mal machte er sich genau Notizen wo und wie viele Sterne er in der Nähe des Uranus sehen konnte. Mittlerweile war ihm klar: Mindestens einer der “Sterne” war immer das gleiche Objekt, aber er war noch nicht zufrieden. Er beobachte weiter. Uranus bewegte sich über den Himmel. Und der Stern folgte ihm, änderte aber gleichzeitig seine Position in Bezug auf Uranus. Auch ein anderer Stern tat genau das. Mal waren sie hier, mal waren sie dort, mal waren sie nicht zu sehen. Aber wenn sie zu sehen waren, waren sie immer in der Nähe des Uranus. Die Sterne haben also genau das getan, was Monde tun, die einen Planeten umkreisen. Am 15. Februar war Herschel sich dann sicher und schrieb einen Brief an seine Kollegen: Der Planet Uranus wird von zwei Monden umkreist!

Es hat mehr als 50 Jahre gedauert, bis lange nach Herschels Tod bevor die beiden Monde wieder jemand zu Gesicht bekam. Die anderen Teleskope waren eben nicht so gut und niemand ein so guter Beobachter wie Herschel selbst. Aber 1851 hat die kleine Familie des Uranus Nachwuchs bekommen: Der englische Astronom William Lassell hat zwei weitere Monde entdeckt. Als er diese Tatsache der Welt verkündet, trugen die Monde nur Nummern. Die von Herschel entdeckten Monde wurde bis dahin einfach nur als “I” und “II” bezeichnet, beziehungsweise Uranus-I und Uranus-II. Lassell nummerierte mit “III” und “IV” weiter. Als er dann aber 1852 neue Beobachtungsdaten von allen vier Uranusmonden veröffentlichte, sind ihm die Nummern wohl zu blöd gworden. In seinem Aufsatz erzählt er, dass er John Herschel, den Sohn von Wilhelm Herschel und ebenfalls ein bedeutender Astronom, darum gebeten hat, sich vernünftige Namen für die Monde auszudenken. Herschel junior dürfte ein Fan von des großen englischen Autors William Shakespeare gewesen sein. Oder zumindest ein Fan von Elfen und anderen Fabelwesen. Für die beiden Monde die sein Vater entdeckte, hat Herschel die Namen “Titania” und “Oberon” gewählt. Die Monde von Lassell dagegen nannte er “Ariel” und “Umbriel”. Ariel ist der Name eines Luftgeistes der in Shakespeares Stück “Der Sturm” auftaucht, aber auch in dem Gedicht “Der Lockenraub” des englischen Dichters Alexander Pope. Dort gibt es auch einen bösen Geist der “Umbriel” heißt und ebenfalls in Popes Gedicht mitspielt.

Diese vier waren lange Zeit die einzigen Monde des Uranus die wir gekannt haben. Der ferne Planet war mit den Teleskopen von der Erde aus nur schwer zu beobachten. Und Titania, Oberon, Ariel und Umbriel sind vergleichsweise große Monde. Titania ist die größte, mit einem Durchmesser von 1578 Kilometern. Oberon ist nur wenig kleiner und durchmisst 1522 Kilometer. Ariel ist 1169 Kilometer groß und Umbriel 1158 Kilometer. Erst 1948 kam ein weiterer Mond dazu. Entdeckt hat ihn der Astronom Gerard Kuiper, den wir vor allem als Namensgeber für den Kuiper-Asteroidengürtel außerhalb der Bahn des Neptun kennen. Aber Kuiper hat sich mit allen Planeten des Sonnensystems beschäftigt; er hat die Atmosphäre des Saturnmondes Titan entdeckt, den Mars erforscht und eben einen Mond des Uranus entdeckt. Er bekam den Namen “Miranda”, die in Shakespeares Stück “Der Sturm” die Tochter des Zauberers Prospero ist. Das Shakespeare-Thema war jetzt also schon fest etabliert und hat sich fortgesetzt.

William Shakespeare (Bild: gemeinfrei)

Bevor noch mehr Figuren aus dem literarischen Universum die Namensgeber von Uranusmonden werden konnten, mussten wir aber auf die Erforschung der äußeren Planeten mit Raumsonden warten. Von der Erde aus war nichts mehr zu entdecken. Miranda war mit einem Durchmesser von 471 Kilometern schon winzig, vor allem wenn man bedenkt dass der Abstand der Monde mitsamt Uranus von der Sonne knapp 20 Mal größer ist als der Abstand der Erde von der Sonne. Erst als die Raumsonde Voyager 2 Ende 1985 als erste Raumsonde überhaupt am Uranus vorbei flog, wurde wieder ein Mond entdeckt. Er bekam den Namen des Feen-Geistes Puck, der quasi die Hauptrolle in “Der Sommernachtstraum” von Shakespeare spielt. Gefunden hat ihn der amerikanische Astronom Stephen Synnott, der sich die Bilder der Voyager-Sonde offensichtlich ganz genau angesehen hat. Denn nachdem er im Dezember 1985 Puck gefunden hatte, konnte er im Januar 1986 noch sechs weitere Monde entdecken: Sie heißen Portia, Rosalind, Cressida, Juliet, Desdemona und Belinda. Das ist quasi ein Best-of aus Shakespeares Werken: Portia kommt aus “Der Kaufmann von Venedig”, Rosalind aus “Wie es euch gefällt”, Cressida aus “Troilus und Cressida”, Juliet natürlich aus “Romeo und Julia” und Desdemona aus “Othello”. Nur bei “Belinda” ist eine weitere Abweichung; hier hat man erneut auf eine Figur aus Popes Gedicht “Der Lockenraub” zurück gegriffen.

Stephen Synnott war aber nicht der einzige, der auf den Bildern der Voyager-Sonde Monde finden konnte. Bradford Smith entdeckte dort den Mond “Bianca” und Richard Terile fand “Ophelia” und “Cordelia”. Der Januar 1986 war ein guter Monat für Uranusmondentdecker: Nach Puck kamen insgesamt neun weitere dazu; insgesamt 15 Stück kannte man damit schon. Die meisten sind eher Winzlinge. Puck ist immerhin noch 162 Kilometer groß, Portia 135 Kilometer und der ganze Rest kleiner als 100 Kilometer.

1997 war dann auch mal wieder die Erde dran. Nicht mit neuen Monden; wir haben immer noch nur unseren einen Mond. Aber nach der Mondflut die wir den Bildern der Raumsonde Voyager 2 zu verdanken hatten, war es jetzt ein Team aus Astronomen die Bilder mit dem großen 5-Meter-Teleskop der Hale-Sternwarten in Kalifornien gemacht hatte. In der Nacht von 6. auf den 7. September 1997 war auf den Bildern nicht nur ein neuer Mond sondern gleich zwei zu sehen: Sycorax und Caliban wurden sie genannt, womit wir wieder mal in Shakespears “Der Sturm” sind. Sycorax ist 150 Kilometer groß, Caliban nur ein kleiner 72-Kilometer-Brocken.

Ganz hat sich die gute alte Voyager aber noch nicht geschlagen gegeben. Der deutsche Astronom Erich Karkoschka schaute 1999 nochmal ganz auf die Bilder aus dem Jahr 1986. Und fand eine Mond den damals alle übersehen haben: Perdita, ein winziger Mond mit nur 20 Kilometern Durchmesser.

Im Juli 1999 ging es dann auf der Erde weiter. Mit dem 3,6-Meter großen Teleskop des Canada-France-Teleskops auf dem Mauna Kea in Hawaii fand ein internationales Team von Astronomen drei weitere Monde: Setebos, Stephano und Prospero (und die mehr als 50 Jahre zuvor entdeckte Miranda bekam endlich ihren Vater aus dem Shakespeare-Stück auch als Mond zur Gesellschaft).

Dann wurde es ein wenig holprig. Am 13. August 2001 machten ein paar Astronomen Bilder des Uranus und fanden dort einen kleinen Mond. Aber nur kurz; als sie nochmal genauer hinschauen wollten, konnten sie das Ding nicht mehr finden. Mit den unvollständigen Daten konnte man eine offizielle Entdeckung nicht veröffentlichen. Zum Glück fand der amerikanische Astronom Brett Gladmann auf anderen Bildern den Mond und 2002 konnte man die Entdeckung des 18 Kilometer großen “Trinculo” bekannt geben. Gladmann war überhaupt sehr gut im Nachspüren verlorener Monde. Neben Trinculo waren auf den Bildern nämlich auch zwei weitere unbekannte Monde zu sehen, deren Existenz durch die Arbeit von Gladmann bestätigt werden: Franciso und Ferdinand.

Und eigentlich wäre auf dem Bild aus dem August 2001 auch noch ein vierter Mond zu sehen gewesen. Den hat aber keiner bemerkt. Erst 2003 haben andere Astronomen nochmal mit nem anderen Teleskop hingeschaut und ihn entdeckt. Jetzt war auch “Margaret” offiziell Teil der Uranus-Shakespeare-Familie.

2003 durfte dann auch das Hubble-Weltraumteleskop mitspielen. Das hat ja im Laufe seines langen Lebens jede Menge Himmelskörper beobachtet und entdeckt. Ferne Galaxien, schwarze Löcher, die Planeten anderer Sterne. Aber als das Hubble-Teleskop dann endlich auch mal einen neuen Mond des Sonnensystems finden konnte, war es einer des Uranus. Beziehungsweise waren es zwei, die es am 25. August 2003 finden konnte: Mab und Cupid.

Der Mond Mab (Bild: HST)

Damit steht die Liste der Uranus-Monde bei 27 Stück. Die letzten beiden Monde – Mab und Cupid – sind nur noch winzige, 10 Kilometer große Brocken. Und ganz allgemein muss man feststellen, dass wir über die Monde des Uranus nicht viel wissen. Bis auf den kurzen Besuch von Voyager 2 im Jahr 1986 haben wir keine Bilder aus der Nähe gemacht. Und selbst damals hat das kaum funktioniert. Voyager sollte ja weiter zu Neptun fliegen. Und die dafür nötige Bahn hat nirgendwo in der Nähe der Monde vorbei geführt. Beziehungsweise konnte nur in der Nähe eines Mondes vorbei führen. Uranus ist ja quasi umgekippt, er rollt eher um die Sonne da sein Rotationsachse um mehr als 90 Grad aus der Senkrechten in Bezug auf die Bahneneben gekippt ist. Oder anders gesagt: Als Voyager auf Uranus zugeflogen ist, sahen Uranus und seine Monde für die Sonde aus wie eine Zielscheibe. Uranus in der Mitte und rundherum, oben und unten, links und rechts die Monde. Um den Kurs auf Neptun zu setzen musste die Sonde knapp an Uranus vorbeifliegen. Und damit zwangsläufig alle Monde verpassen.

Titania, gesehen von Voayger 2 (Bild: NASA/JPL)

Es gibt Bilder von Titania und Oberon, die aus einer Entfernung von 365.200 beziehungsweise 470.600 Kilometer gemacht worden sind. Ariel und Umbriel konnte man auch noch halbwegs fotografieren. Aber schon von Puck und Belinda gibt es nur grobpixelige Bilder und der ganze Rest ist nur als kleiner Punkt auf diversen Aufnahmen zu sehen. Die einzige Ausnahme ist der Mond Miranda. Genau dort ist Voyager 2 am 24. Januar 1986 in einer Entfernung von nur 29.000 Kilometer vorbeigeflogen.

Von Miranda haben wir hochauflösende Bilder und zum Glück haben wir sie! Denn dort gibt es etwas, was wir bis dahin noch nirgendwo anders im Sonnensystem gesehen haben: Verona Rupes, eine 20 Kilometer hohe Klippe. Die größte bekannte Klippe des Sonnensystems! 20 Kilometer! Der Mount Everest ist nur 8,8 Kilometer hoch, von dieser Klippe geht es mehr als das doppelte runter. Würde ein Mensch dort runterspringen, würde er mehr als 12 Minuten brauchen, um unten anzukommen. Der Mond selbst hat ja nur einen Durchmesser von 471 Kilometern und besteht zu einem großen Teil aus Eis. Er hat also eine geringe Dichte, eine geringe Masse und dementsprechend gering ist die Anziehungskraft. Deswegen fällt man langsam – aber nicht unbedingt sanft. Man hat sehr, sehr viel Zeit um zu beschleunigen. Es gibt keinen Luftwiderstand der einen bremsen könnte. Weswegen man am Ende des langen Falls mit mehr als 200 km/h auf dem Boden von Miranda aufschlagen würde.

Miranda, gesehen von Voyager 2 (Bild: NASA/JPL-Caltech)

Verona Rupes (Bild: NASA/JPL)

Die Entdeckung der Uranus-Monde zeigt sehr schön genau das, was Wilhelm Herschel 1781 eindrucksvoll der ganzen Welt gezeigt hat. Wenn man nur genau genug hinschaut, dann gibt es da draußen im Universum was zu entdecken! Herschel hat die ersten Monde entdeckt. Dann kamen andere. Dann kam eine Raumsonde und schaute noch genauer hin. Selbst wenn man die alten Bilder genau genug anschaut, findet man vielleicht noch was, was andere übersehen haben. In der Astronomie kann man nur schauen. Aber das sollten wir auf jeden Fall tun. Nicht nur beim Uranus. Aber auch dort! Die bekannten Monde sind zwar nicht so bekannt wie wir sie gerne kennen würden. Aber das, was wir bis jetzt wissen, ist faszinierend genug. Titania, Oberon und vielleicht auch Umbriel und Ariel sind groß genug und bestehen aus ausreichend viel Eis um unter ihrer gefrorenen Oberfläche vielleicht einen Ozean aus flüssigem Wasser zu besitzen. Die ganzen kleinen Winz-Monde könnten Asteroiden sein, die aus dem viel weiter entfernten Kuipergürtel stammen und von Uranus eingefangen worden sind. Was super wäre, denn die Asteroiden des Kuipergürtels sind enorm weit weg um sie vernünftig erforschen zu können; wenn Uranus ein paar davon für uns näher an der Sonne gehalten hat ist das ne tolle Chance für die Forschung. Die kleinen Monde Mab und Cupid könnten die Quelle der dünnen Staubringe sein die Uranus umgeben und Ophelia und Cordelia halten diese Ringe mit ihrer Gravitationskraft in Form. Und dann ist da noch Miranda, mit seiner irren Geografie, seiner zerrissenen, zerklüfteten Oberfläche. Wo kommt so was gewaltiges wie die Verona Rupes Klippe her? Ist der Mond vielleicht mal bei einer Kollision fast auseinander gerissen worden und hat sich mehr schlecht als recht wieder zusammengefügt? War etwas anderes dafür verantwortlich?

Wir wissen es nicht genau. Wenn wir mehr über die faszinierenden Monde des Uranus wissen wollen, müssen wir dorthin. Wir müssen genauer nachschauen. Und wenn wir das tun, werden wir mit Sicherheit auch noch ein paar weitere noch unbekannte Monde finden. Shakespeare hätte auf jeden Fall noch genug Personal in seinen Büchern versammelt so dass uns die Namen nicht ausgehen würden…