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Die Sternwarte in Bogenhausen

Von der Positionsastronomie zur modernen Astrophysik

Eine seit 1805 auf dem Gelände des heutigen Münchener Ostbahnhofs bestehende, für die Zwecke der Landesvermessung eingerichtete Interimssternwarte wurde 1807 eine offizielle Anstalt der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Ein regelmäßiger astronomischer Beobachtungsbetrieb hat dort aber nie stattgefunden. In den Jahren 1816/17 kam es dann zu einem repräsentativen Neubau östlich des damaligen Dorfes Bogenhausen. Diese Sternwarte wurde 1827 dem neu gegründeten Generalkonservatorium der wissenschaftlichen Sammlungen des Staates unterstellt. Ab 1852 war das Amt des Konservators der Sternwarte in Personalunion mit dem des Lehrstuhlinhabers für Astronomie an der Ludwig-Maximilians-Universität München verbunden. Im Rahmen der Neuordnung der wissenschaftlichen Sammlungen wurde die Sternwarte schließlich am 18. März 1938 (rückwirkend zum 1. April 1937) an die Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München angegliedert und so zur Universitäts-Sternwarte.

Die Gründung

Obwohl in der Stiftungsurkunde der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (1759) der Bau einer Sternwarte nicht ausdrücklich gefordert wurde, kam es in der Folgezeit auf Privatinitiative von Akademiemitgliedern nacheinander zur Gründung von zwei Observatorien am damaligen Stadtrand von München, die aber aus Mangel an geeignetem Personal nie richtig ihren Betrieb aufnahmen und nur eine begrenzte Zeit existent waren. Das erste Observatorium wurde von Johann Georg Dominicus von Linprun (1714–1787) in einem turmartigen Gebäude auf einer alten Bastion (heutige Lage: Prinzregentenstraße, gegenüber Haus der Kunst) eingerichtet (1760–1769/70) und das zweite von Peter von Osterwald (1718–1778) in einem kleinen Schlösschen auf dem Gasteig (heutige Lage: Münchener Kulturzentrum) untergebracht (1773–1778).

Die Situation änderte sich erst, als infolge der politisch-militärischen Lage zu Beginn des 19. Jahrhunderts unter der Leitung französischer Soldateningenieure die bayerische Landesvermessung systematisiert wurde. Die erforderlichen Grundlagen einer erfolgreichen Vermessungsarbeit konnten aber nur auf der Basis astronomischer Ortsbestimmungen geschaffen werden. Daher wurde der Exbenediktiner und Astronom Ulrich Schiegg (1752–1810) als Hofastronom nach München berufen, der dann im Januar des Jahres 1803 im Nordwestturm des ehemaligen Jesuitenkollegs in der Neuhauser Straße – seit 1783 war hier die Bayerische Akademie der Wissenschaften untergebracht – ein kleines Observatorium einrichtete. Die Zusammenarbeit Schieggs mit den französischen Geodäten verlief allerdings nicht immer problemlos und als Schiegg – berechtigterweise – auf Unstimmigkeiten in deren Messungen aufmerksam machte, wurde er auf Betreiben der Franzosen im März 1805 seines Amtes enthoben.

Zu seinem Nachfolger wurde der Astronom Karl Felix von Seyffer (1762–1822) berufen, der beste Verbindungen zur französischen Heeresleitung hatte. Seyffer erhielt nun von Kurfürst Max IV. Joseph (1756–1825, reg. 1799 bzw. 1806–1825) den Auftrag zum Bau einer größeren Sternwarte. Er ließ daraufhin die Schieggschen Instrumente sofort in eine Holzhütte auf dem hierfür vorgesehenen Platz zwischen den Dörfern Haidhausen und Ramersdorf (heutige Lage: Ostbahnhof) transportieren, tat aber dann nichts weiter, um die Sache voranzutreiben. Erst als diese Behelfssternwarte 1807 ein Attribut der umstrukturierten Akademie wurde, kam etwas Bewegung in die Angelegenheit: Es wurden bei der aufstrebenden feinmechanisch-optischen Werkstätte von Utzschneider, Reichenbach und Liebherr in München mehrere astronomische Instrumente bestellt, da die vorhandenen zwischenzeitlich veraltet waren. Auch die Erhebung Bayerns zum Königreich (1806) und das hierdurch gesteigerte Repräsentationsbedürfnis wirkten sich zunächst positiv auf den Fortgang der Dinge aus. Nach der Lieferung der Instrumente (1811/12) stellte man dann aber fest, dass diese in dem vorhandenen Provisorium nicht optimal aufgestellt werden konnten. Man freundete sich daher immer mehr mit dem Gedanken an, einen steinernen Erweiterungs- oder Neubau, evtl. sogar an einem anderen Platz, zu errichten. Finanzierungsprobleme, aber auch die von seinen Zeitgenossen angeprangerte astronomische Untätigkeit Seyffers, verzögerten die Angelegenheit jedoch immer mehr. Seyffer, dessen Interessen tatsächlich mehr auf vermessungstechnischem Gebiet lagen, wurde schließlich 1813 von seinen astronomischen Aufgaben dispensiert und Ende 1815 endgültig als Hofastronom entlassen.

Die Kgl. Sternwarte zu Bogenhausen um 1830

Die Kgl. Sternwarte zu Bogenhausen nach einer Lithographie von C. Lebschée aus dem Jahre 1830. Der etwas vorspringende mittlere Teil, der Meridiansaal, beherbergte drei Passageinstrumente, darunter einen Reichenbachschen Meridiankreis. In der östlichen Kuppel (rechts) befand sich ein Äquatorial, die westliche (links) diente der Aufstellung transportabler Instrumente.

Wenig später, am 1. April 1816, wurde der Astronom Johann Georg von Soldner (1776–1833) zu Seyffers Nachfolger ernannt. Soldner war schon seit 1808 bei der Steuervermessungskommission in München tätig, wo er die theoretischen Grundlagen der bayerischen Landesvermessung geschaffen hatte. Verglichen mit der langwierigen Vorgeschichte überstürzten sich nun beinahe die Ereignisse: Am 18. April 1816 reichte die Akademie Baupläne ein, die vermutlich noch von Seyffer stammten, am 4. Juni 1816 erteilte König Max I. Joseph den Auftrag zum Bau der neuen Sternwarte und schon am 11. August 1816 erfolgte der erste Spatenstich auf einer kleinen Anhöhe östlich des Dorfes Bogenhausen. Man hatte sich schließlich doch noch für einen neuen Standort entschieden. Der Platz war nicht schlecht gewählt, da die Sicht fast überall bis zum Horizont frei und die Verbindung zur Stadt noch relativ günstig war.

Ein Erlass sollte zudem jegliche störende Bebauung oder Bepflanzung in der Umgebung der zukünftigen Sternwarte verhindern, was tatsächlich viele Jahrzehnte wirksam war. Unter der Leitung des Königlichen Hofbauinspektors Franz Thurn (1763–1844) gingen die Arbeiten zügig voran und bereits am 15. November 1817 war der Rohbau fertig gestellt. Innenausbau und Aufstellung der Instrumente nahmen dann allerdings nochmals fast zwei Jahre in Anspruch. Die im Grundriss hufeisenförmige Anlage mit dem damals üblichen Meridiansaal im Zentrum und zwei seitlichen Beobachtungstürmen beherbergte dann aber die besten Instrumente, die man seinerzeit erwerben konnte. Gekrönt wurde das Instrumentarium von einem Meridiankreis aus dem Mathematisch-Mechanischen Institut von Reichenbach und Ertel. Die Routinearbeit mit diesem Instrument begann im Dezember 1819. Damit war das bestausgestattete Observatorium der Welt, die Königliche Sternwarte zu Bogenhausen, in Betrieb gegangen.

Der Meridiankreis von Reichenbach und Ertel, ca. 1900

Der Meridiankreis von Reichenbach und Ertel nach einer Photographie, die um 1900 entstand. Er war bei seiner Lieferung 1819 einer der besten Meridiankreise der Welt, da seine Kreisteilung mit Reichenbachs berühmter Kreisteilmaschine vorgenommen worden war, die eine Verbesserung der Deklinationsbestimmung von Sternen um einen Faktor 10 brachte.

Die klassische Epoche

Soldner sah seine Hauptaufgabe an der neuen Sternwarte darin, durch zahlreiche Messungen der Positionen von Sonne, Mond, Planeten und Fundamentalsternen zur Sicherung der Grundlagen der Astronomie beizutragen. Doch schon bald wurde diese Routine für kurze Zeit unterbrochen, als im März und April 1820 Joseph von Fraunhofer (1787–1826) mit seinem im Westturm der Sternwarte aufgestellten neuen Apparat zu Versuchen über die Natur des Lichtes der Fixsterne spektroskopische Untersuchungen an Planeten und hellen Sternen fortsetzte, die er vor einiger Zeit im Optischen Institut in Benediktbeuern begonnen hatte. In diesen Spektren hatte er ähnliche dunkle Linien gefunden, wie er sie schon in großer Zahl im Spektrum der Sonne entdeckt, genauestens vermessen und 1817 publiziert hatte. Soldner assistierte ihm bei seinen Experimenten in Bogenhausen, die neben der mikrometrischen Positionsbestimmung vor allem der Linien im Siriusspektrum auch Untersuchungen zur Frage einer unterschiedlichen Brechbarkeit des Lichtes verschiedenfarbiger Sterne umfassten. Somit wurde die Sternwarte in Bogenhausen zur ersten Sternwarte der Welt, in der spektroskopische Beobachtungen der Gestirne vorgenommen wurden. Der Schotte Johann von Lamont (1805–1879), der 1835 Soldner im Amt des Sternwartdirektors nachfolgte, führte mit seinem im gleichen Jahr gelieferten und in einem eigenen Gebäude auf dem Gelände der Sternwarte untergebrachten neuen Riesenfernrohr aus der ehemaligen Fraunhoferschen Werkstätte diese spektroskopischen Untersuchungen fort. Dazu plazierte er im Sommer 1836 ein kleines Prisma hinter das Okular des Teleskops und war so in der Lage, bis zu 40-mal schwächere Sterne zu spektroskopieren als es Fraunhofer mit seinem Apparat möglich gewesen war. Lamont inspizierte visuell die Spektren von mehr als zwei Dutzend Sternen, machte sich Notizen zu ihrem Aussehen, vermaß teilweise die Positionen starker Linien und hinterließ in seinem Beobachtungsbuch der Nachwelt die ersten bildlichen Darstellungen von Sternspektren. Leider erkannte er nicht, ebenso wenig wie Soldner, das Potential der Sternspektroskopie und erahnte auch nicht die immensen physikalischen Informationen, die in den Linien verborgen sind. Erst ab ca. 1860 wurden dann spektroskopische Untersuchungsmethoden ein hochaktuelles Forschungsmittel sowohl in der Astronomie als auch in der Physik und Chemie und sind es bis heute geblieben. Obwohl der Refraktor noch für die nächsten Jahre das beste Teleskop der Welt blieb, stellte Lamont seine Arbeit hiermit nach kurzer Zeit ein und beschränkte ab 1840 die astronomischen Tätigkeiten der Sternwarte auf Positionsbestimmungen von schwachen Sternen mit dem Reichenbachschen Meridiankreis. Sein Hauptinteresse wandte sich der Erforschung des Erdmagnetismus zu und er konnte auf diesem Gebiet durch seine praktischen und theoretischen Arbeiten die Sternwarte zu Weltruhm führen. Nach dem Aufbau eines eigenen erdmagnetischen Observatoriums auf dem Gelände der Sternwarte unternahm Lamont in den folgenden Jahrzehnten ausgedehnte Messreisen in Bayern, Norddeutschland und dem europäischen Ausland, um dort Richtung und Stärke des irdischen Magnetfeldes zu messen mit dem Endziel, magnetische Gesetzmäßigkeiten aufzudecken und magnetische Karten der bereisten Länder herzustellen. Hierzu entwickelte er eigens einen magnetischen Reisetheodoliten, von dem er im Laufe der Jahre in der sternwarteigenen Werkstätte ca. 45 Exemplare bauen ließ und an interessierte Wissenschaftler verkaufte. Diese Spezialinstrumente aus Bogenhausen gelangten so auf Expeditionen bis ins südliche Afrika, nach Australien und nach Zentralasien oder wurden auch für den Observatoriumsbetrieb eingesetzt.

Der 1835 aufgestellte Fraunhofersche Refraktor

Der 1835 aufgestellte Fraunhofersche Refraktor war seinerzeit mit seinem Objektivdurchmesser von 28.5 cm und der Güte seiner Optik für vier Jahre das beste Teleskop der Welt. Der Auftrag zum Bau war Fraunhofer schon 1825 erteilt worden. Er hatte noch vor seinem Tod 1826 die Montierung des Teleskops konzipiert und den Glasblock geschmolzen, aus dem später sein Nachfolger Georg Merz (1793–1870) das Objektiv schliff. Die Aufnahme entstand um 1900.

Der Nachfolger Lamonts, Hugo von Seeliger (1849–1924), der die Sternwarte von 1882 bis zu seinem Tod leitete, legte wieder den Arbeitsschwerpunkt auf die Astronomie, ohne allerdings die geophysikalischen Aktivitäten völlig aus den Augen zu verlieren. Kurz vor der Jahrhundertwende 1900 wurde dann sogar auf Veranlassung der Akademie, die die Tradition geophysikalischer Beobachtungen in Bogenhausen fortsetzen wollte, ein neues erdmagnetisches Observatorium errichtet, dem kurz darauf auch noch der Bau einer Erdbebenwarte folgte. Diese Einrichtungen erhielten 1922 die offizielle Bezeichnung Erdphysikalische Warte bei der Sternwarte.

Mit seinen Arbeiten auf verschiedenen Gebieten der theoretischen Astronomie (z. B. Stellarstatistik, Fehlertheorie, Himmelsmechanik) wurde Seeliger zum bedeutendsten deutschen Astronom seiner Zeit. Auch wenn praktisch alle seine Überlegungen (z. B. sein mathematisch-analytisch fundiertes Modell für die Struktur und Größe des galaktischen Sternsystems und seine Novatheorie) schon kurz nach seinem Tod Astronomiegeschichte waren und modernen Erkenntnissen nicht mehr standhielten, ist es doch sein Verdienst gewesen, grundlegende Probleme erkannt und ihre Lösung angegangen zu haben. Dabei hat Seeliger das astronomische Weltbild seiner Zeit mitbestimmt und die Sternwarte in Bogenhausen nun auch auf astronomischem Gebiet weltweit bekannt gemacht. Immer wieder kamen ausländische Gelehrte zu Besuch und, angezogen von einem ungemein lebendigen und anregenden Lehrer, sorgte eine große Zahl von Schülern für ein blühendes akademisches Leben. Der genialste unter diesen war zweifelsohne Karl Schwarzschild (1873–1916), der 1898 bei Seeliger promovierte und dem die moderne Astrophysik einige heute noch gültige Einsichten verdankt. Seeliger war es aber auch, der den neuen Entwicklungen der Physik (z. B. Quantenphysik, Relativitätstheorie) reserviert gegenüberstand, keine richtungsweisenden Neuerungen einführte und damit den Übergang in eine relative Bedeutungslosigkeit der Sternwarte einleitete, die für viele Jahrzehnte anhalten sollte.

Die Sternwartanlage um 1900: Links das 1816/17 errichtete Hauptgebäude, rechts das Refraktorgebäude aus dem Jahre 1835, das den Fraunhoferschen Refraktor beherbergt, und dazwischen ein 1892 gebauter Verbindungsgang. Etwa ab der Jahrhundertwende 1900 wurde die Sternwarte immer mehr durch die expandierende Stadt München eingeschlossen. Bei der Projektierung der Possartstraße berücksichtigte man jedoch die Bedürfnisse der Astronomen und legte diese Straße in der Verlängerung des Meridiansaales exakt in Nord-Süd-Richtung an, um die Meridiankreismessungen nicht durch Häuser zu stören.

Die Sternwartanlage um 1900

Im Juli 1944 erlitt das Sternwartgebäude bei schweren Luftangriffen erhebliche Zerstörungen, deren Beseitigung sich bis 1954 hinzog. Das Jahr 1949 brachte daneben einschneidende Änderungen: Alle geophysikalischen Einrichtungen wurden von der Sternwarte abgezogen und dem an der Ludwig-Maximilians-Universität 1948 neu eingerichteten Lehrstuhl für angewandte Geophysik übertragen. Gleichzeitig wurde das 1941 aus militärischen Gründen in den bayerischen Alpen errichtete Sonnenobservatorium Wendelstein der Sternwarte angegliedert.

Die moderne Zeit

Erst mit dem Amtsantritt von Peter Wellmann (1913–1999), der die Sternwarte von 1961 bis 1982 leitete, kam der Umschwung: Die Zeit der innerhalb oder im Einzugsbereich dicht bevölkerter Städte betreibbaren, den modernen Problemstellungen gerecht werdenden beobachtenden Astronomie war schon lange vorüber und es war klar geworden, dass ein Schritt zum Anschluss an den mittlerweile vor allem in den USA erreichten Standard astrophysikalischer Forschung nur durch einen tiefgreifenden Einschnitt herbeizuführen war. Da außerdem schon seit einiger Zeit Bestrebungen auf europäischer Ebene im Gang waren, modernstes Beobachtungsinstrumentarium zur gemeinsamen Nutzung in meteorologisch hervorragender Lage zur Verfügung zu stellen, konnte sich Wellmann zunächst darauf beschränken, moderne Arbeits- und Unterrichtsmöglichkeiten zu schaffen. Im Mai 1964 wurde daher mit dem Abbruch des fast 150-jährigen, von der Konzeption her diesen Anforderungen nicht mehr genügenden Sternwartgebäudes begonnen und im Juni der Bau eines neuen Institutsgebäudes an der historischen Stelle in Angriff genommen. Nach über zweijähriger Bauzeit konnte im Oktober 1966 der Einzug erfolgen und der Betrieb in dem mit einem Hörsaal, Seminarräumen, modernen Arbeitszimmern und nicht zuletzt mit einer für damalige Verhältnisse beeindruckenden Computeranlage versehenen Gebäude aufgenommen werden. Das neue Institut behielt aus historischen Gründen weiterhin den Namen Universitäts-Sternwarte.

Das 1966 fertiggestellte moderne Institutsgebäude

Das Hauptgebäude der alten Sternwarte wurde im Mai 1964 abgerissen und in zweijähriger Bauzeit das neue, modernen Anforderungen genügende Institutsgebäude an der gleichen Stelle errichtet. Der Einzug erfolgte am 10. Oktober 1966. Das neue Institut behielt aus historischen Gründen den Namen Universitäts-Sternwarte.

Im Vordergrund des wissenschaftlichen Interesses stand nun die Astrophysik, vor allem mit Arbeiten zur Theorie und Berechnung des Aufbaus von Sternatmosphären, in die die neuesten Erkenntnisse der Strahlungstheorie, der Hydrodynamik und der Atomphysik einflossen. Damit war die Nutzung stellarspektroskopischer Methoden, die ja die Beobachtungsgrundlage solcher Forschungen bilden, an ihren Ursprungsort nach Bogenhausen zurückgekehrt. Daneben nahm die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften spezieller Typen von veränderlichen Sternen einen breiten Raum ein. Auf instrumentellem Gebiet war man in der Entwicklung und dem Bau einer ganzen Reihe von Messgeräten erfolgreich, die vor allem auch immer wieder an der 1969 in Betrieb gegangenen Europäischen Südsternwarte (ESO) auf La Silla/Chile zum Einsatz kamen. Dies geschah im Rahmen der häufigen Forschungsaufenthalte von Mitarbeitern der Sternwarte an diesem Observatorium, das sich rasch zum besten optischen Observatorium der Welt entwickelte. Die Art und Weise der astronomischen Forschung in Bogenhausen hatte sich damit grundlegend geändert: Datengewinnung sowie Reduktion und Interpretation der Messergebnisse vollzogen sich nun nicht mehr am gleichen Ort. Die Beobachtungen wurden und werden vor allem an weit entfernten Observatorien – oder auch mit Satellitenteleskopen – angestellt, ihre Durchführung muss lange im Voraus detailliert geplant werden und ihre Realisierung hängt von internationalen Gremien ab, die die Beobachtungsanträge bewerten und die Messzeiten an den meist überbuchten Teleskopen vergeben. Im Heimatinstitut werden dann die Beobachtungsergebnisse aufgearbeitet, interpretiert und in internationalen Fachzeitschriften publiziert.

Die Europäische Südsternwarte (ESO) auf dem Cerro La Silla, einem 2400 m hohen Berg in den südlichen Ausläufern der Atacama-Wüste, ca. 160 km nördlich von La Serena/Chile. Die Sternwarte ging 1969 in Betrieb und entwickelte sich rasch zum besten optischen Observatorium der Welt. In seiner Glanzzeit waren 16 Teleskope im Einsatz. La Silla wurde ab den 1970er Jahren zum Hausobservatorium für die Mitarbeiter der Sternwarte in Bogenhausen.

Die Europäische Südsternwarte (ESO) auf dem Cerro La Silla in Chile

Der Aufschwung der Sternwarte setzte sich in den folgenden Jahrzehnten stetig fort und heute hat sie mit ihren Aktivitäten längst einen Platz in der Weltspitze erreicht. Neben den auf hohem Niveau etablierten und erweiterten stellarastrophysikalischen Untersuchungen (z. B. Sternwinde, chemische Entwicklung der Galaxis) werden auch Fragen nach der großräumigen Struktur des Universums, der Entstehung, Entwicklung und Wechselwirkung von Galaxien sowie nach deren physikalischen Eigenschaften erfolgreich angegangen. Dies impliziert die Erforschung galaktischer Schwarzer Löcher und das Aufspüren der Dunklen Materie u. a. auch mit der Methodik der Gravitationslinsen. Da die numerische Simulation zur Beschreibung komplexer physikalischer Phänomene im Universum mit Hilfe von Höchstleistungsrechnern immer mehr zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel der Forschung geworden ist, hat sich auch die Sternwarte auf diesem Gebiet mit Simulationen z. B. zur Entstehung und Entwicklung von Galaxien, der Bildung und Dynamik von Molekülwolken und der Entstehung von Sternen und Planeten etabliert. Daneben werden spezielle Strahlungsphänomene untersucht, die ihre Ursache in der Wechselwirkung kosmischer Plasmen mit elektrischen und magnetischen Feldern haben. Dabei spannt sich der Bogen der untersuchten Prozesse von der Physik der Polarlichter und Sonneneruptionen über bisher noch unverstandene Strahlungsausbrüche im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern und Pulsaren bis zur Frage des Ursprungs kosmischer Magnetfelder.

Die vier 8.2-m-Teleskope des VLT auf dem Cerro Paranal in Chile

Die vier 8.2-m-Teleskope des VLT auf dem 2635 m hohen Cerro Paranal in der chilenischen Atacama-Wüste, ca. 130 km südlich von Antofagasta. Links hinten, am Rande des Gipfelplateaus, erkennt man das Dach des Kontrollgebäudes, von dem aus alle Teleskope gesteuert und die Beobachtungen durchgeführt werden. Rechts daneben befinden sich die Teleskope Nr. 1 und 2, an denen u. a. die beiden von der Sternwarte maßgeblich mitentwickelten FORS-Instrumente arbeiten.

Das FORS2-Instrument (gelb) im Cassegrain-Fokus von VLT-Teleskop Nr. 2, das für Testzwecke fast horizontal geneigt ist. Trotz seiner mächtigen Dimensionen (Höhe: 3 m, Durchmesser: 1.6 m (ohne die vier daran befestigten grauen Elektronikschränke), Gewicht: 2.5 Tonnen) verschwindet das Instrument beinahe unterhalb der Trägerkonstruktion des Teleskophauptspiegels, der einem Durchmesser von 8.2 m aufweist.

Das FORS2-Instrument im Cassegrain-Fokus von VLT-Teleskop Nr. 2

Im Bereich des astronomischen Instrumentenbaus wurden ab 1990 neue Wege eingeschlagen. Die immer komplexer werdende Instrumentierung von Großteleskopen erforderte zunehmend die Synergie des wissenschaftlichen und technischen Know-hows mehrerer Institute sowie eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie, um derartige Instrumente, geleitet von den wissenschaftlichen Fragestellungen, erfolgreich zu konzipieren, zu bauen und zum Einsatz zu bringen. Darüber hinaus machen solche Projekte die Einwerbung von Drittmitteln (im Wesentlichen über das Verbundforschungsprogramm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung) jeweils in Millionenhöhe erforderlich, um zusätzliches Personal und Sachkosten finanzieren zu können. Aufgrund ihres erworbenen Renommees war und ist die Sternwarte bei der Einwerbung entsprechender Mittel sehr erfolgreich und als gefragter Partner und wesentlicher Funktionsträger in nationalen und internationalen Konsortien seit 20 Jahren ununterbrochen in instrumentellen Großprojekten eingebunden. In enger Zusammenarbeit mit nationalen Einrichtungen, aber vor allem auch mit Instituten in Großbritannien, den Niederlanden, Italien, den USA und China entstanden und entstehen so immer wieder innovative Instrumente, die an den großen Teleskopen der Erde zum Einsatz kommen und die Voraussetzungen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse schaffen. Als Beispiele seien hier die beiden Kombi-Instrumente FORS1 und FORS2 (direkte Aufnahmen, multiple simultane Spektroskopie, Polarimetrie) genannt, die für das Very Large Telescope (VLT) der ESO auf Paranal/Chile gebaut wurden und dort seit Ende der 1990er Jahre die Hauptlast der Beobachtungen tragen. Noch heute erscheinen wöchentlich drei wissenschaftliche Artikel in Fachzeitschriften, deren Grundlage Daten sind, die mit den FORS-Instrumenten gewonnen wurden. Der derzeit im Bau befindliche Infrarotspektrograph KMOS wird voraussichtlich 2011 als ein Instrument der 2. Generation am VLT in Betrieb gehen und räumlich aufgelöste spektroskopische Information (196 Spektren pro Objekt) gleichzeitig von jeweils bis zu 24 weit entfernten, nur als Lichtflecke wahrnehmbaren Galaxien liefern. Damit wird KMOS neue Einsichten in die Prozesse der Entstehung und Entwicklung von Galaxien ermöglichen. Schließlich wird die Sternwarte maßgeblich am Bau der Kamera MICADO für das in Planung befindliche E-ELT (European Extremely Large Telescope) beteiligt sein, die ab 2021 mit diesem wirklichen Riesenteleskop von 39 m Spiegeldurchmesser den Blick zurück bis zur Entstehung der ersten Sterne und Galaxien erlauben wird.

Die Schutzgebäude des VLT Survey Telescope und der vier VLT Teleskope

Auf diesem Bild der VLT-Anlage erkennt man zwischen den Kuppeln Nr. 3 und 4 das etwas kleinere, dunklere Schutzgebäude des 2.6-m-VLT Survey Teleskope, für das die Sternwarte in Zusammenarbeit mit deutschen, niederländischen und italienischen Instituten eine der größten jemals gebauten CCD-Kameras geliefert hat. Mit dieser Kamera werden großflächige Himmelsdurchmusterungen durchgeführt und die interessierenden Objekte anschließend mit den Instrumenten des VLT näher untersucht.

Modell des E-ELT (European Extremely Large Telescope), das mit seinem Spiegeldurchmesser von 39 m es u. a. erstmals erlauben wird, die Bildung der primordialen Sterne und Galaxien zu visualisieren. Teleskope sind ja wegen der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit Zeitmaschinen, die es erlauben, in die Vergangenheit unseres Universums zu blicken und diese zu erforschen. Die Sternwarte hat, eingebettet in ein internationales Konsortium, Ende 2007 den Zuschlag für eine Designstudie der ersten Kamera (MICADO) erhalten, die zusammen mit diesem wirklich gigantischen Teleskop 2021 in Chile in Betrieb gehen soll. Das Teleskop wird 5 500 Tonnen wiegen und mit seinen Dimensionen (Höhe: 64 m, Breite: 77 m) in einem Schutzgebäude untergebracht werden, das die Ausmaße des Langhauses der Münchener Frauenkirche weit übersteigen wird.

Modell des European Extremely Large Telescope (E-ELT)

Daneben betreibt die Sternwarte selbst ein Observatorium auf dem 1838 m hohen Wendelstein, ca. 75 km südöstlich von München. Die ursprünglich dort über einige Jahrzehnte im Rahmen eines internationalen Netzwerkes von Sonnenobservatorien vorgenommenen Korona- und Protuberanzenbeobachtungen sowie die Sonnenfleckenüberwachung wurden Mitte der 1980er Jahre eingestellt und der Übergang zur Nachtastronomie eingeleitet. Von 1989 bis 2007 war auf dem Gipfel ein 0.8-m-Teleskop in Betrieb, mit dem unter Nutzung eigens gebauter Instrumente ambitionierte stellarphotometrische Beobachtungsprogramme (teilweise auch simultan mit Satellitenmessungen oder spektroskopischen Beobachtungen an internationalen Großteleskopen) sowie Pixellensing-Experimente in Richtung Andromeda-Galaxie zur Detektion makroskopischer Dunkler Materie erfolgreich durchgeführt wurden. Schon vor längerer Zeit kristallisierte sich jedoch der Wunsch nach einem moderneren und auch größeren Teleskop der 2-m-Klasse heraus, mit dem derartige Programme noch effizienter realisiert werden könnten. Mit 130 klaren Nächten pro Jahr, meist guten Transmissionseigenschaften der Atmosphäre und einer mit dem Paranal/Chile vergleichbaren Qualität des sogenannten Seeings ist der Wendelstein durchaus ein guter Standort für ein solch technisch innovatives Teleskop, das immerhin Investitionen in Höhe von acht Millionen Euro erfordert. Im Dezember 2006 waren die Bemühungen der Sternwarte erfolgreich und das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst gab grünes Licht für das Projekt, dessen Umsetzung bis zum Jahr 2011 dauern wird. Ein weiteres Beobachtungsstandbein hat sich die Sternwarte schon vor einiger Zeit in den USA geschaffen: Sie ist dort Mitbetreiber des 9-m-HET-Teleskops geworden, das am McDonald Observatory in West-Texas aufgestellt wurde. Es ging 1998 in Betrieb und dient fast ausschließlich spektroskopischen Untersuchungen. Einer der hierfür erforderlichen Spektrographen wurde in Zusammenarbeit mit einigen am Teleskopprojekt beteiligten amerikanischen Partnern konzipiert und in Bogenhausen gebaut.

Das zur Sternwarte gehörige Observatorium auf dem Wendelstein

Das Observatorium auf dem Wendelstein gehört als Außenstelle seit 1949 zur Sternwarte. Ursprünglich ein 1941 aus militärischen Überlegungen heraus entstandenes Sonnenobservatorium, wurde es umgerüstet seit 1989 nur noch zur Nachtastronomie eingesetzt. Derzeit sind im Zusammenhang mit der Errichtung eines 2-m-Teleskops größere Umbaumaßnahmen im Gange. Das dann beste Teleskop Deutschlands, das auch vom Münchener Institut aus im Robotik-Modus betrieben werden kann, wird voraussichtlich 2011 in Dienst gestellt werden.

Zusammen mit ihren astronomischen Nachbarn, den Max-Planck-Instituten für Astrophysik und Extraterrestrische Physik sowie dem Verwaltungszentrum der Europäischen Südsternwarte auf dem Hochschulgelände in Garching im Norden Münchens, deckt die Sternwarte in Bogenhausen fast das gesamte Spektrum astrophysikalischer Grundlagenforschung ab. Mit ihren insgesamt fast 1000 Mitarbeitern stellen diese Institute das größte Astronomiezentrum in Deutschland dar und eines der größten und aktivsten weltweit. Die gegenseitigen Beziehungen wurden über die vergangenen Jahrzehnte hinweg immer enger gestaltet, sodass die Institute heute in vielen gemeinsamen wissenschaftlichen und technischen Projekten verzahnt sind. Die sich ständig erhöhende Anziehungskraft der Sternwarte blieb auch nicht ohne Auswirkungen auf die Studenten, die immer stärker die gebotenen vielfältigen Möglichkeiten nutzten. So wählt teilweise mehr als ein Drittel aller Physikstudenten an der Ludwig-Maximilians-Universität Astronomie als Nebenfach in der Diplomprüfung und gleichzeitig wächst ständig die Zahl der Studenten, die ein theoretisches oder experimentelles Problem aus der modernen Astrophysik zum Thema ihrer Diplom- oder Doktorarbeit machen. Trotzdem wurden auch hier zusätzlich neue Wege beschritten. Initiiert durch die Max-Planck-Gesellschaft schlossen sich im Jahre 2000 die oben erwähnten Institute zur International Max Planck Research School on Astrophysics at the Ludwig-Maximilians-University Munich (IMPRS) zusammen mit dem Ziel, hochqualifizierte und motivierte Studenten aus aller Welt von den Vorzügen des astronomischen Wissens-Pools in München profitieren zu lassen und, betreut durch spezielle Kurse und Veranstaltungen, zur Promotion zu führen. Die Gründung der Schule erwies sich sofort als voller Erfolg: Derzeit arbeiten insgesamt 70 Studenten in den verschiedenen Teilnehmerinstituten an ihren Dissertationen. Dabei ist der Andrang so groß, dass nur ca. 20% der meist aus dem Ausland stammenden Interessenten berücksichtigt werden können.

Der Krebsnebel (Entfernung: 6000 Lichtjahre) ist das Resultat einer Supernovaexplosion, die im Jahre 1054 in unserer Galaxis stattfand. In seinem Zentrum befindet sich der Überrest des explodierten Sterns, ein Neutronenstern von nur wenigen Kilometern Durchmesser. Die ausgestoßenen Gasmassen rasen immer noch mit einer Geschwindigkeit von über 4 Millionen km/h in den Raum. Die elektronische Aufnahme wurde vom FORS-Team im November 1999 für Testzwecke mit FORS2 an VLT-Teleskop Nr. 2 angefertigt.

Mit FORS2 am VLT gemachte Aufnahme des Krebsnebels
Mit FORS1 am VLT gemachte sehr tiefe Aufnahme (“FORS Deep Field”)

Diese elektronische Aufnahme (FORS Deep Field) zeigt einen der tiefsten Blicke an die Grenzen des uns gegenwärtig durch Beobachtung zugänglichen Universums, der jemals vom Erdboden aus gemacht wurde. Sie ist das Ergebnis einer Gesamtintegrationszeit von mehr als 20 Stunden und zeigt einen Himmelsausschnitt, der nur ca. 7% der Vollmondfläche entspricht. Rund 10 000 meist weit entfernte Galaxien der unterschiedlichsten Typen und Formen sind darauf zu identifizieren. Ihr Licht war teilweise mehr als 10 Milliarden Jahre unterwegs, entstand also lange vor der Bildung unseres Sonnensystems, bevor es im Herbst 1999 von FORS1 an VLT-Teleskop Nr. 1 registriert wurde.

Im Rahmen der 2005 gestarteten ersten Runde der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder zur Förderung von Wissenschaft und Forschung an deutschen Hochschulen war die Sternwarte in führender Rolle bei der erfolgreichen Antragstellung und der anschließenden Realisierung des Exzellenzclusters für Grundlagenphysik Ursprung und Struktur des Universums beteiligt. In diesem wissenschaftlichen Zusammenschluss versuchen Astrophysiker gemeinsam mit Kern- und Teilchenphysikern Antworten auf einige der wichtigsten ungelösten Fragen der modernen Naturwissenschaft zu finden, die die kleinsten mit den größten Skalen im Kosmos verbinden: Die innerste Struktur von Materie, Raum und Zeit, Entstehung und Natur der vier Fundamentalkräfte sowie Struktur, Geometrie und Elementanreicherung im Universum. In diesem Zusammenhang werden unter anderem die Vorstellungen von Dunkler Materie, Dunkler Energie, Supersymmetrie und Quantengravitation auf ihren Wahrheitsgehalt überprüft und es wird versucht, neue gesetzmäßige Zusammenhänge aufzudecken. Die Arbeit im Cluster wird zunächst bis 2011 jährlich mit 6.5 Millionen Euro gefördert und ist für die Sternwarte auch mit einer ansehnlichen Aufstockung ihres Personals verbunden. Sie hat mit ihrem Engagement und ihrem Renommee also durchaus auch dazu beigetragen, dass im Rahmen der Exzellenzinitiative der Ludwig-Maximilians-Universität das Prädikat Elite-Universität verliehen wurde.

Die Sternwarte in Bogenhausen beweist so seit vielen Jahren, dass sie in der Lage und auch bereit ist, die Herausforderungen moderner Astrophysik anzunehmen und einen wichtigen Part im gemeinsamen internationalen Bemühen bei der Erforschung der Entstehung, des Aufbaus und der Entwicklung unseres Kosmos zu spielen.

Dr. Reinhold Häfner, Universitäts-Sternwarte München, Januar 2009.

Literatur:

W. Bachmann: Die Attribute der Bayerischen Akademie der Wissenschaften 1807–1827. Münchener Historische Studien, Abteilung Bayerische Geschichte, Band 8, Kallmünz (1966)

R. Häfner, R. Riekher: Die Pioniere der Sternspektroskopie. Die stellarspektroskopischen Untersuchungen von Fraunhofer (1816–1820) und Lamont (1836). In: Acta Historica Astronomiae Vol. 18 (2003), p. 137–165

R. Häfner: Die Universitäts-Sternwarte München im Wandel ihrer Geschichte. München (2003)

R. Häfner, H. Soffel (Hg.): Johann von Lamont 1805–1879, Leben und Werk. München (2006)

Bildquellen:

Universitäts-Sternwarte München: Nr. 1–5, 11, 13
Europäische Südsternwarte: Nr. 6–10, 12

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