Montag, 1. April 2013

21.2.2013: 75. Todestag von George Ellery Hale



Seinen Namen verbindet man zuallererst mit großen Spiegelteleskopen und mit der Beobachtung der Sonne. Er wurde am 29. Juni 1868 als Spross einer sehr vermögenden Familie in Chicago im US-Bundesstaat Illinois geboren. Schon frühzeitig erwachte sein Interesse für den Selbstbau von Mikroskopen und Teleskopen, weshalb ihm sein Vater bald eine eigene Werkstatt zur Verfügung stellte. Bereits während der Schulzeit begann er sich für die Astronomie und hierin besonders für den noch jungen Zweig der Astrophysik zu interessieren. Ab 1886 belegte er als Student am Massachusetts Institute of Technology in Boston die Fächer Mathematik, Physik und Chemie und verbrachte nebenher viel Zeit am Harvard College Observatory. Inzwischen hatte ihm sein Vater 1888 unweit des elterlichen Wohnsitzes eine Privatsternwarte eingerichtet, die als Hauptinstrument ein 12-Zoll-Teleskop und ein einfaches Spektroskop beherbergte. 1890 erwarb er nach dem Studium der Physik am Massachusetts Institute of Technology (MIT) den Titel eines ,,bachelor of science", etwa zur selben Zeit taufte er seine Privatsternwarte auf den Namen ,,Kenwood Observatory" und ernannte sich selbst, sicherlich nicht ohne einen Funken Selbstherrlichkeit, zu dessen ersten Direktor. Seine dort gemachten Beobachtungen und die gewonnenen Spektren standen schon bald in Konkurrenz zu den Ergebnissen professioneller Sternwarten. Seine Examensarbeit enthielt den Entwurf für einen Spektroheliographen, ein Instrument zum Fotografieren der Sonne in einem sehr schmalen Bereich des sichtbaren, monochromatischen Lichts.

Zwei Jahre später wurde Hale dann zum ,,associated professor" für Astrophysik an die neu gegründete Chicagoer Universität berufen und war ab 1893 auch am Beloit College in Wisconsin tätig. Für den Ruf nach Chicago war William Rainey Harper, der erste Präsident der neuen Universität, die vom Millionär John D. Rockefeller finanziert wurde, verantwortlich. Harper war auf die ersten Arbeiten und die mittlerweile sehr gute Reputation Hales aufmerksam geworden und begann ihn zu unterstützen.

Seit dem Kauf des ersten Fernrohres konzentrierte sich Hales Hauptinteresse auf Beobachtung und Physik der Sonne. 1891 vollendeten er und der französische Astrophysiker Henri Alexandre Deslandres (1853 - 1948) fast gleichzeitig den Bau des ersten Spektroheliographen, mit dem der Erstgenannte 1892 erstmals die Sonne im monochromatischen Licht einer einzelnen Spektrallinie fotografierte. Bereits seit 1892 bestanden zwischen Hale und Harper und Yerkes intensive Kontakte. Ziel war der Bau einer großen Sternwarte im Raum Chicago, für den man Yerkes als Sponsoren gewinnen wollte. Im Gegensatz zu Europa ist es in den USA auch heute noch ein gängiges Verfahren, reiche Geschäftsleute, Millionäre etc. um Spenden für den Bau wissenschaftlicher Institute zu bitten. Besonders in Deutschland scheitert so ein Mäzenatentum auch oft daran, dass das begünstigte Institut sich weigert, den Namen des Sponsors im Institutsnamen zu integrieren (und auch, weil es hier zu Lande eine völlig andere Wissenschaftsförderung und -finanzierung gibt). Befürchtungen, die wissenschaftliche Eigenständigkeit zu verlieren gibt und gab es in den USA nicht. Es gelang, Yerkes für die Idee zu begeistern, und so entstand binnen fünf Jahren am Geneva Lake in Williams Bay in Wisconsin das nach dem Mäzen benannte Observatorium. Hauptinstrument war der 40-zöllige Yerkes-Refraktor (Brennweite: 19,7 Meter). Leider haben Refraktoren dieser Größenordnung ein generelles Problem, sie sind zu schwer und zu unhandlich. So wog allein das aus zwei Linsen bestehende Luftspaltobjektiv (Kron- und Flintglas) satte 230 kg, sodass sich der Tubus durchbog. Zwar stellte sich bei einer eingehenderen Prüfung heraus, dass das Objektiv von exzellenter Qualität war, dem entsprach jedoch der Tubus in keinster Weise, sodass sich die Hoffnungen auf Sonnenbeobachtungen höchster Güte nicht erfüllten. Der Yerkes-Refraktor war übrigens der Letzte seiner Art, der in den USA gebaut wurde, danach ging man zu Spiegelteleskopen über, wie dem 1917 auf dem Mt. Wilson errichteten 2,5m-Spiegel.

Bis 1905 bekleidete Hale am Yerkes-Observatorium den Direktorenposten. Dazwischen hatte er zwei noch heute weltweit und anerkannte Fachzeitschriften begründet: 1892 die ,,Astronomy and Astrophysics" und 1895 das ,,Astrophysical Journal". 1897 ernannte man ihm zum ordentlichen Professor für Astrophysik in Chicago. 

Es war nur folgerichtig, dass sich Hale ab etwa 1902 bemühte, Geldmittel für ein noch gigantischeres Projekt aufzutreiben, der Errichtung eines eigenständigen Sonnenobservatoriums ohne den dazugehörigen Universitätsbetrieb. Schließlich fand er in der Carnegie-Stiftung einen weiteren, großzügigen Mäzen. Im Dezember 1904 konnte die Gründungsurkunde unterzeichnet werden. Ursprünglich sollte das Observatorium – die Stiftung suchte schon seit einiger Zeit nach einem geeigneten Standort für ein Großteleskop – in der Nähe von Washington erbaut werden. Hale konnte die Geldgeber aber davon überzeugen, die Sternwarte in einer Region mit stabilerem Klima aufzubauen und so kam man auf den Mt. Wilson nahe der Stadt Pasadena in Kalifornien. Hale brachte vom Yerkes das so genannte „Snow Solar Telescope“ mit, an dem er seine eigenen Forschungen weiterführen wollte. Hales Engagement war es zu verdanken, dass das „Mt. Wilson“ binnen weniger Jahre zu einer Forschungseinrichtung mit internationalem Ruf wurde. Neben dem 2,54m-Hooker-Spiegel, benannt nach dem selbst ernannten Philanthropen und Geschäftsmann John D. Hooker,  wurde hier ein 1,54m-Reflektor für nächtliche Beobachtungen und zwei 18,3 m und 45,7 m hohe Sonnenturmteleskope errichtet. Hale wurde erster Direktor des Mt.-Wilson-Observatory und in die Gründerjahre der neuen Sternwarte fiel auch Hales wissenschaftlich produktivste Phase, denn ab 1910 behinderte ihn eine Nervenkrankheit, an der er zunehmend, bei der Arbeit litt.

Seit Ende der 1880er-Jahre gab es in den USA Bestrebungen, eine eigene, landesweite Astronomieorganisation ins Leben zu rufen, die Forschungsvorhaben koordinieren und fördern sollte, die aber auch Geldmittel eintreiben und die Astronomie popularisieren sollte. Daraus entstand 1899 die American Astronomical Society. Hale war auch entscheidend an der Gründung der International Union for Cooperation in Solar Research beteiligt, aus der nach dem Ersten Weltkrieg (1914 - 1918) die IAU, die International Astronomical Union hervorging.

Das Mt. Wilson-Observatory war astronomisch in zwei Richtungen orientiert. Zum Einen hinsichtlich der von Hale favorisierten Sonnenbeobachtung, zum Anderen im Bereich der damals noch so genannten Stellarbeobachtung, mit Schwerpunkt zunächst bei der Altersbestimmung und dem Lebenslauf von Sternen.

Im Jahre 1897 hatte der niederländische Physiker Pieter Zeeman (1865 - 1943) anhand von Laboruntersuchungen herausgefunden, dass starke Magnetfelder in der Lage sind, die Spektrallinien chemischer Elemente mehrfach aufzuspalten. George Ellery Hale gelang im Juni 1908 die Beobachtung des so genannten Zeeman-Effektes im Spektrum einer großen Sonnenfleckengruppe, woraus er das Vorhandensein von Magnetfeldern entsprechender Stärke und deren Zusammenhang mit der Entstehung von Sonnenflecken herleiten konnte. Weitere Arbeiten auf diesem Gebiet führten zu der Erkenntnis, dass ein Magnetfeldzyklus auf der Sonne rund 22 Jahre andauert. Zusammen mit Seth Barnes Nicholson (1891 - 1960) fand er heraus, dass die magnetische Polarität der Fleckengruppe sich nicht nur von Zyklus zu Zyklus umkehrt, sondern auch von Nordhalbkugel zu Südhalbkugel verschieden ist. Hale machte 1924 noch einmal von sich reden, als er das erste Spektrohelioskop fertig stellte, das auch für die visuelle Beobachtung des monochromatischen Sonnenbildes geeignet war. Damit begründete er den astrophysikalischen Zweig der Sonnenphysik. Engagement und zunehmender Bekanntheitsgrad führten zu vielen nationalen organisatorischen Aktivitäten. 1916 gründete er als Reaktion auf den 1. Weltkrieg den National Research Council, eine Art Forschungsrat, der alle wissenschaftlichen Aktivitäten des Landes koordinieren sollte. Er wurde sofort mit dem Vorsitz betraut und beeinflusste so auch die Wissenschaft in den USA nach dem Krieg. Die Erfahrungen, die er auf dem Mt. Wilson hatte sammeln können, führten zu Überlegungen, ein noch größeres Projekt für die amerikanische Astronomie zu planen. Hierfür verfasste er eine ganze Reihe vorwiegend populärwissenschaftlicher Artikel und schaffte es, 1928 rund 6 Mio. Dollar von der Rockefeller-Stiftung für den Bau eines 5m-Spiegels zu erhalten. Doch der Bau der Sternwarte, die auf dem Mt. Palomar errichtet werden sollte, verzögerte sich insbesondere durch technische und soziale Probleme im Land und letztendlich durch den Ausbruch des 2. Weltkrieges (1939 - 1945). Hale sollte die Verwirklichung seines Traumes von einem weiteren Großteleskop nicht mehr miterleben. Er starb am 21. Februar 1938 in Pasadena. Das Mt. Palomar-Observatory mit seinem 200-Zöller sollte das größte Teleskop der Welt sein. Hale konnte noch die Grundsteinlegung 1936 und die erste Bauphase der Teleskopstruktur miterleben, doch wurde alle Arbeiten 1941 durch den Kriegseintritt der USA gestoppt und erst 1947 fortgesetzt. 1948 wurden die letzten Arbeiten beendet und 1949 erhielt der Spiegel sein First Light. Bis zur Eröffnung des sowjetischen Selentschuk-Observatoriums mit seinem, allerdings nie richtig funktionierenden, 6m-Spiegel war der Palomar das weltweit größte Teleskop. Moderne Teleskope haben Spiegeldurchmesser von 10 und mehr Metern, sind aber nicht mehr aus einem Stück gefertigt, sondern bestehen aus einer Vielzahl einzelner Segmente, die miteinander verbunden und per Computer gesteuert werden.

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