Astrophysik enger Doppelsterne

Hauptpreis 2010
Max-Planck-Gymnasium Göttingen / Georg-August-Universität Göttingen

„Weißt Du wieviel Sternlein stehen…“, so beginnt ein altes Kinderlied, das uns gedanklich in die Himmelssphären transportiert. Sterne, Sternschnuppen, Planeten, schwarze Löcher und weiße Zwerge - all das sind Phänomene im Kosmos, die unser aller Neugier wecken: Was passiert da oben eigentlich, was sind Sterne und was geschieht mit ihnen?

So dürfte es auch den Schülern des Max-Planck Gymnasiums in Göttingen gegangen sein, als sie begannen, sich am Institut für Astrophysik der Georg-August Universität (Göttingen) mit der Umlaufbahn des engen Doppelsternsystems EK Ursae Maioris zu beschäftigen.

Aber was ist überhaupt ein Doppelsternsystem? Wie der Name schon sagt, besteht ein solches Sternensystem aus zwei Sternen, die scheinbar oder auch tatsächlich im All nahe beieinander stehen. Aufgrund ihrer Masse ziehen sie sich gegenseitig an und kreisen zusätzlich um einen gemeinsamen Schwerpunkt, das Baryzentrum. Jeder der beiden Sterne hat seine eigene Bahn, wobei es spannend ist, zu beobachten, wie diese verläuft, da sie weder konstant, noch kreisförmig sein muss und sich demnach auch die Abstände zwischen den Sternen immer wieder verändern können.

Über Internet das Teleskop fernsteuern

So ist es auch bei dem Doppelsternsystem EK Ursae Maioris: Die Umlaufzeit, also die Zeit, die ein Himmelskörper braucht, um auf seiner Umlaufbahn eine vollständige Umrundung um seinen Bezugspunkt (Baryzentrum) zu vollführen, verändert sich im Laufe der Zeit. Das ist natürlich nicht mit dem bloßen Auge zu sehen, also brauchen die Schüler aus Göttingen ein Teleskop. Da Ursae Maioris ziemlich weit weg ist, benötigt man ein sehr großes Teleskop, da ein kleines die Sterne nicht nah genug heranholen kann. Ein eben solches steht in Texas, USA. Aber wie bedient man im Unterricht ein Teleskop, das in Texas steht? Das Internet macht’s möglich. Nachdem die Wissenschaftler am Institut für Astrophysik den Schülern erklärt haben, wie man über das Internet das weit entfernte Teleskop fernsteuern kann, fällt es den Schülern ganz leicht - und sie sind begeistert.

Die gesammelten Daten zu den Umlaufzeiten der beiden Sterne lassen Aussagen über die Massenverteilung innerhalb des Systems zu. Die Auswertung und Analyse der Daten liefert nicht nur wichtige Ergebnisse für das Forschungsinstitut, sondern zeigt den Schülern auch wesentliche Aspekte und Methoden des wissenschaftlichen Arbeitens. Außerdem erfahren die Schüler, dass die von ihnen entdeckten Ergebnisse tatsächlich von Bedeutung sind, denn die Befunde ihrer Arbeit wurden bereits in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Laudatio für den Hauptpreis "Schule trifft Wissenschaft 2010"
Nobelpreisträger Prof. Erwin Neher, Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie

Den Hauptpreis „Schule trifft Wissenschaft“ 2010 erhält das Projekt „Astrophysik enger Doppelsterne“ am Max-Planck-Gymnasium Göttingen und der Georg-August-Universität Göttingen.

„Astronomy & Astrophysics veröffentlicht die Ergebnisse eines ungewöhnlichen Forschungsprojekts, an deren Entstehen deutsche Schüler maßgeblich beteiligt waren.“ Mit diesem Satz beginnt die Erklärung, mit der die Zeitschrift Astronomy & Astrophysics im November 2009 die Presse auf einen ganz besonderen Fachartikel aufmerksam machte. Schüler hatten in einem Team mit Wissenschaftlern und Lehrern von Göttingen aus ein Teleskop in Texas ferngesteuert, um das Doppelsternsystem EK Ursae Majoris zu beobachten. Ihnen gelang eine sehr genaue Messung der Umlaufzeit dieses Systems. Sie konnten zeigen, dass dieser Doppelstern über 30 Jahre keine Änderung der Umlaufzeit aufweist, wie sie in anderen Systemen auftritt. Dabei nahmen jungen Forscher aktiv an allen Schritten des naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozesses teil. Die Arbeitsgemeinschaft Astrophysik bietet ein breites Angebot für Gymnasiasten aus allen Klassenstufen. Schon die Jüngsten können durch den Bau eines eigenen Teleskops oder astronomische Beobachtungen daran mitwirken.

Was dem Verlag vor knapp einem Jahr eine besondere Erwähnung wert war, überzeugte auch die Jury für den Preis „Schule trifft Wissenschaft“. Das Projekt ist ein außergewöhnlich gelungenes Beispiel für eine lokale Kooperation zwischen Schule und Wissenschaft. Es bietet den Schülern einen faszinierenden Einblick in die Welt der Astrophysik - wobei das Besondere ist, dass sie an einer authentischen Frage arbeiten. So leisten die Schüler einen echten Beitrag zur aktuellen Forschung, der von der Fachöffentlichkeit wahrgenom-men wird. Dies spornt die Schüler zur weiteren Beschäftigung mit dem Thema an und motiviert sie für ein entsprechendes Studium. Das Projekt überzeugt aber nicht nur mit den außergewöhnlichen wissenschafltichen Leistungen der Oberstufenschüler: Das breite Angebotsspektrum ist dazu geeignet, jüngere Schüler schon früh an die Naturwissenschaften heranzuführen und ihr Interesse zu fördern.