Deutschland

Reinhard Genzel

Balzan Preis 2003 für Infrarot-Astronomie

Professor Reinhard Genzel sind grundlegende Erkenntnisse im Bereich der Infrarot-Astronomie zu verdanken. Er entwickelte eine Methodik, die ihn und seine Kollegen in die Lage versetzte, aussergewöhnliche Entdeckungen zu machen. So wurde unter anderem die Existenz eines massiven Schwarzen Loches im Zentrum unserer Galaxie nachgewiesen.

Die Infrarotstrahlen sind Schwingungen, die ausserhalb des für das menschliche Auge wahrnehmbaren Bereichs liegen. Dennoch erreichen die Infrarotstrahlungen der meisten im Universum existierenden astronomischen Objekte die Erde. In den letzten Jahrzehnten wurden wirksame Instrumente entwickelt, um diese Strahlen zu detektieren. Ein entscheidender Vorteil der Infrarotstrahlen sowie der Radiowellen ist, dass sie den im All verstreuten interstellaren Staub viel leichter als die den optischen Instrumenten zugänglichen sichtbaren Strahlen durchdringen können. So ist es beispielsweise möglich, durch dichte Staubwolken “hindurchzusehen“, welche Gebiete, in denen Sterne entstehen, verbergen. Auf diese Weise kann man das interessante Gebiet erreichen, das sich um das Zentrum unserer Galaxie befindet, die selbst von dichten Staubregionen verdeckt ist. Infrarotstrahlen begünstigen auch die Technik der adaptiven Optik, bei der Unschärfen des Bildes der Erdatmosphäre durch einen lichtempfindlichen, im Strahlenverlauf angeordneten und leicht verformbaren Spiegel korrigiert werden.

Reinhard Genzel ist ein experimenteller Wissenschaftler, der innovative Infrarotinstrumente, die auf Erdteleskope, Flugzeuge mit hoher Flughöhe oder Raumfahrzeuge montiert werden, entwerfen, bauen und anwenden kann. Er und seine Gruppe haben mit einigen der wichtigsten und innovativsten Instrumenten einen grossen Beitrag zum Projekt des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile geleistet, wie mit dem Spektrographen SINFONI, welcher, mit der von Laserstrahlen unterstützten adaptiven Optik kombiniert, in jedem lichtempfindlichen Pixel ein Spektrum entwickelt. Reinhard Genzels Gruppe hat ausserdem eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Instrumenten für Weltraumfahrzeuge wie für den europäischen Satelliten Infrared Space Observatory und für die zukünftige Infrarotweltraummission Herschel/FIRST von European Space Agency gespielt. Reinhard Genzel hat Gebiete erforscht, in denen sich Sterne bilden. Er untersuchte Wasser-Maserquellen im Orionnebel, anders gesagt in den Wolken, die Wassermoleküle enthalten und, durch äussere Strahlung stimuliert, gewisse Radiofrequenzen ausstrahlen. Durch gleichzeitige Beobachtung mit Radioteleskopen auf verschiedenen Kontinenten wurde eine sehr hohe Auflösung erreicht. Nach dem derzeitigen Forschungsstand bilden sich und wachsen die Galaxien mit grossen Massen höchstwahrscheinlich, indem sie miteinander verschmelzen und dabei wie Kannibalen die kleineren “fressen“. Viele von ihnen sind sogenannte infrarote ultrahelle Galaxien, die eine enorme Menge an Energie im Infrarotbereich ausstrahlen.

Reinhard Genzel und seine Gruppe untersuchten die Strahlungseigenschaften der ultrahellen Galaxien und benutzten dabei Daten, die sich auf Beobachtungen mit dem Infrared Space Observatory stützten. Das Zentrum unserer Galaxie, bei einer Entfernung von 25’000 Lichtjahren, ist aufgrund einer enormen Staubmenge der Beobachtung mit Teleskopen effektiv verborgen. Infrarotstrahlen können den Staub durchdringen, und Reinhard Genzel begann mit der Untersuchung der Geschwindigkeit des Gases, welches das Zentrum umgibt. Sein Ziel war es, mit immer grösserer Auflösung so nah wie möglich an dieses Zentrum selbst heranzukommen.

Genzels Gruppe hat nachgewiesen, dass die Umlaufbahnen der Sterne, die sich in der Nähe des galaktischen Zentrums befinden, messbar sind und konnte zeigen, dass ein gewisser Stern eine Umlaufbahn um die zentrale Radioquelle mit einer Geschwindigkeit von über 5’000 km pro Sekunde beschreibt und nur fünfzehn Jahre für einen vollständigen Umlauf benötigt. Die Grösse dieser Umlaufbahn entspricht der Grössenordnung des Sonnensystems. Die Massenkonzentration ist enorm und die einzig vorstellbare Schlussfolgerung ist, dass das galaktische Zentrum ein sogenanntes Schwarzes Loch mit einer Masse beherbergt, die drei Millionen mal grösser als die der Sonne ist.