Ich habe beschlossen, dass ich meinen Vortrag damit beginne, Ihnen zu erzählen, was ich geplant habe
und da es gewisse Variation in der zur Verfügung stehenden Zeit gibt,
bin ich nicht sicher, wo ich aufhören werde und ob alles so geschliffen sein wird und so weiter.
Ich möchte zunächst sagen, was ich erzählen werde, denn wenn ich es nicht schaffe, wissen Sie, was Sie verpasst haben.
Zunächst gebe ich Ihnen einen kurzen Überblick.
Als Erstes wollte ich darüber reden, dass wir uns in der Astrophysik in einer außergewöhnlichen Übergangsphase befinden,
für die man 400 Jahre oder so zurückgehen muss, in die Zeit von Tycho, Kepler und so weiter.
Man kann sagen, dass alles, was wir in der Astrophysik kennen, weniger als 100 Jahre alt ist.
Man konnte ja noch nicht einmal die Sonne, die Energiequelle erklären, bis die Kernkraft entdeckt wurde usw.
Der nächste Punkt ist, dass viele der großen Entdeckungen, die jüngst gemacht wurden,
dank neuer Teleskope oder neue Teleskopsysteme zustande kamen.
Aber wenn ich alle sage..., mir ist klar, dass die extrasolaren Planeten
mit einem ziemlich kleinen Teleskop von Mayor in La Silla entdeckt wurden, das ist mir durchaus bewusst.
Aber ich denke, dass viele dieser Dinge, die ich heute besprechen möchte, dank großer Teleskope entdeckt wurden.
Und diese großen Teleskope sind meistens ziemlich teuer, deshalb nenne ich sie Big Science (Großforschung).
Ich bedaure fast den Titel, weil sich Big Science unglaublich blöd anhört, aber nun gut.
Ich versuche, den Fokus auf den Aspekt zu legen, was Big Science uns ermöglicht hat,
was meiner Meinung nach nicht gut genug verstanden wird.
Und das ist es, obwohl jeder versteht, wie neue technologische Entwicklungen,
insbesondere im Weltraum, neue Detektoren, neue Teleskope, Computer usw.
entscheidend zu solchen großen Entdeckungen beigetragen haben, werden andere Aspekte nicht voll wahrgenommen,
aber letztendlich führen sie zu einem Wechsel in der Methodik,
was meiner Meinung nach genauso wichtig wie die Veränderung in der Technologie selbst ist.
Das bezieht sich auch auf die Derivate von Big Science, einige sind gut, andere sind schlecht,
das Management muss anders werden, das nenne ich Wissenschaftssystem-Engineering,
zu versuchen, zu verstehen, was man vom Anfang bis zum Ende macht.
Und bessere Systeme zu haben, überwiegend automatisiert, Archive und der vollständige Einsatz von IT-Möglichkeiten,
um aus der Astronomie eine richtige flache Welt zu machen, im Sinne von Friedmanns Buch.
Wir leben in einer flachen Welt, in der jeder zu allem Zugang hat.
Und das Gute und das weniger Gute daran, und letztendlich der Widerspruch, dass Sie wissen,
dass ich mich eher um Wirkung als um Geschliffenheit bemühe, also bitte verzeihen Sie mir.
Also ich werde jetzt beginnen – die andere Aussage, die ich machen möchte, ist, ich bin am unteren Ende der Nobelpreisträger;
ich versuche, über das zu sprechen, worin ich mich auskenne, das ist nicht kennzeichnend für unsere Art,
aber ich versuche mich auf das zu beschränken, was ich aus eigener Erfahrung kenne.
Ich werde also hauptsächlich meine eigene Arbeit als Beispiel anführen, was nicht heißen soll,
dass mir nicht bewusst wäre, dass es wichtige Beiträge von anderen Leuten gibt, aber das sind nun mal die Dinge, die ich kenne.
Und ich habe zwar keine furchtbar guten Computerkenntnisse, aber ich habe zumindest die Folien, die ich lange benutzen kann.
Los geht‘s.
Ich werde mit dem beginnen, womit ich am meisten vertraut bin,
das ist die technologische Entwicklung in der Röntgenastronomie, die uns dahin gebracht hat, wo wir heute stehen.
Dann werde ich kurz anhalten und in die Diskussion der Methodik einsteigen.
Das erste, was wichtig ist, ist, dass die Anfänge der Raumfahrttechnik für uns von wesentlicher Bedeutung waren,
um das ganze Strahlungsspektrum zu sehen und ich werde hier nicht ins Detail gehen,
denn das sind Sachen, die Sie alle sehr gut kennen.
In der Röntgenastronomie starteten wir 1962 mit der Entdeckung der ersten Röntgenquelle,
das sind diese beiden Ergebnisse, im Prinzip war das eine diese große Spitze der Strahlung, die Sie hier sehen.
Dies sind Zählwerte, die über dem Azimut gezeichnet wurden und hier ist eine Art zweite Spitze,
das ist die weichere, das ist die härtere Röntgenstrahlung, die wird durch einen dickeren Filter gebracht.
Prinzipiell erreicht man nie den Nullpunkt und dies ist der isotrope Röntgenhintergrund, der 1962 entdeckt wurde.
Ich mache schnell weiter.
1970 dieselben Instrumente, aber jetzt in den Orbit gebracht.
Das ist der Uhuru-Satellit.
Der Satellit an sich ist noch mannsgroß, und sein großer Vorteil ist die Zeit,
es ist eine lange Zeit im Vergleich zu 300 Sekunden eines Raketenstarts, dieser dauert 3 Jahre.
Es gibt also Unterschiede, große Unterschiede.
Der eine besteht darin, dass man die Zeitentwicklung der Emission von speziellen Quellen sehen kann,
und außerdem konnte man eine viel größere Auflösung haben und letztendlich hatte man eine viel bessere Empfindlichkeit.
Von ca. 30 Quellen, die uns am Himmel bekannt waren, ist das der Himmel mit den eingezeichneten galaktischen Koordinaten.
Das ist die Galaxie und oben außen ...
Und wir konnten einen Sinn darin erkennen,
zunächst einmal erweiterten wir die Anzahl der Objekte erheblich, die wir sehen konnten.
Ich meine, auf der ersten Folie wurde nur ein Peak angezeigt,
es war eine Quelle, wir hatten Glück, und Glück spielt eine große Rolle bei diesen Dingen.
Ich denke, dass es von vornherein offensichtlich war, dass hier ein Objekt war,
das allein 1000 mal mehr Röntgenstrahlung aussendet als die Sonne über alle Wellenlängen.
Und weiter heißt das, dass die Röntgenemission, die die Emission dieses Objekts dominierte,
1000 mal stärker als die optische Infrarot-Emission war.
Nun, das ist sehr seltsam, denn im Labor ist das Gegenteil wahr.
Die meiste Energie wird für das Aufheizen des Targets verbraucht,
deshalb hat man in den Röntgenquellen auf der Erde Kühler und Spulen usw.
Das hier ist ein äußerst effizienter Prozess, mit dem man Röntgenstrahlen produziert,
deshalb war sofort die Entdeckung eines Objekts der neuen Klasse von Sternenobjekten
und bei seltsamen physikalischen Prozessen äußerst attraktiv und für den Bereich sehr hilfreich.
Die nächste Folie ist, nun ...
wir sprechen hier über technische Entwicklungen, ich versuche nicht, die Geschichte der Röntgenastronomie
oder die Entdeckungsgeschichte zu erklären, aber ich werde die Entdeckungen am Ende zusammenfassen.
Es zeigte sich, obwohl wir diese sehr starke Quelle gefunden hatten,
erwarteten wir, dass Röntgenflüsse von normalen Sternen ziemlich schwach sind.
Und die Idee, Teleskope für Röntgenstrahlung zu bauen, mit denen man sehr schwache Quellen sehen kann, war erst der Anfang.
Tatsächlich begannen wir den Entwurf eines Röntgenteleskops,
bevor wir die erste Rakete für Entdeckungsflüge an den Start brachten.
Und die Teleskope, durch die Tatsache, dass man die fokussierenden Optiken bei streifendem Einfall nutzen konnte,
schlicht durch die Tatsache, dass Röntgenstrahlen in Materie eine negative Reflexion haben.
So erhält man externe Totalreflexion, so wie man interne Totalreflexion in sichtbarem Licht hat,
z.B. in der Lichtoptik in Röhren.
Also entwickelten wir Röntgenteleskope.
Die erste Folie zeigt den Entwurf, hier ist ein Paraboloid und man muss Reflexion erzeugen,
um richtige Abbildungen auf einer großen Fläche zu erhalten.
Das ist der erste Entwurf, der muss schon von 1963 gewesen sein, dieses Gerät hier ist von 1973.
Hier sieht man ein 30 Zentimeter langes Teleskop und zwei Teleskope, die ineinander gebaut sind,
um die Gesamtfläche zu vergrößern.
Dieses Ding flog an Bord der Skylab, der ersten bemannten Weltraumstation, das war sehr wichtig,
denn es gab zu der Zeit keine Detektoren, die die Röntgensignale im Fokus elektronisch erkennen konnten.
Deshalb mussten wir Filme nehmen, und es war sehr praktisch, dass die Astronauten hoch und runter kamen,
denn so konnten sie den Film einlegen und mitbringen und die Filmkassetten auswechseln usw.
So wurde es möglich, Sonnenbeobachtungen durchzuführen, über ganze Sonnenrotationen, das dauerte einige Monate.
Bereits 1973 nutzten wir dies sehr erfolgreich, ich denke,
dass das wichtigste Ergebnis hierbei – und ich werde nicht zurück zur Röntgenstrahlung der Sonne gehen –
die Tatsache ist, dass man im Prinzip direkt den Eindruck bekommt, dass jedes Modell,
das auf isotroper Sonnenstrahlung basiert, falsch ist,
dass magnetische Felder eine wesentliche Rolle sowohl in der Erwärmung
als auch in der Begrenzung der Röntgenstrahlen aussendenden Fläche spielen.
Warum jetzt diese Abschweifung?
Weil ich jetzt zurück zur stellaren Röntgenastronomie kehren möchte.
Das ist 1978 und der Einsatz der Optik, den ich erklärt habe, ...
auf jeden Fall ist dieses stellare Röntgenteleskop des Satelliten Einstein.
Das stellare Teleskop hatte den doppelten Durchmesser, 60 Zentimeter Durchmesser,
und um Ihnen zu zeigen, wie die Empfindlichkeit verbessert wurde, um Röntgenuntersuchungen durchzuführen,
hier ist ein Bild von Röntgenquellen im Zentrum von M31, unserer Nachbargalaxie,
und die Empfindlichkeit wurde in dieser Zeit um eine Million verbessert,
das sind diese Quellen, die man hier sieht, die schwächsten sind 1 Mio. mal schwächer
als die erste Quelle, die wir gesehen haben.
Aber hier hörte die Röntgenastronomie noch nicht auf.
Am Ende des Vortrags werde ich über Chandra berichten, das aktuellste Röntgenteleskop.
Damit wurde eine weitere Verbesserung der Empfindlichkeit um 10 hoch 4 erreicht.
Also insgesamt haben wir in der Röntgenastronomie, allein durch Technologie,
eine Verbesserung von 1 hoch minus 10 mal weniger, schwächere Quellen erreicht,
das heißt für diejenigen unter Ihnen, die Magnituden bevorzugen, eine Veränderung in der 25. Magnitude,
die ungefähr der Empfindlichkeitsveränderung entspricht, die vom bloßen Auge bis Keck gemeint ist.
Und manchmal, wissen Sie, weil ich so unwissend bin, was in der Röntgenastronomie weiter passiert,
tröste ich mich selbst mit dem Gedanken an Tycho, wenn man annähme, Tycho hätte die Chance gehabt,
nicht nur Hven und Uranienburg aufzubauen, sondern auch Palomar und später Keck aufgebaut und benutzt hätte.
Der Arme wäre am Ende irgendwie verwirrt gewesen, denke ich.
Ich möchte jetzt zu Tycho zurück kehren, um über Methodik zu sprechen und erklären,
warum das meiner Meinung nach sehr wichtig ist.
Um mich selbst daran zu erinnern, hatte ich eine Tabelle, ich möchte zumindest kurz zusammenfassen,
was passierte, als die technischen Fortschritte in der Röntgenastronomie gemacht wurden,
und das ist die erste Quelle, die entdeckt wurde, 300 Quellen wurden mit den Flügen entdeckt.
Ich glaube, dass das Wichtigste dabei die Entdeckung von Doppelsternen und Neutronensternen
und den Schwarzen Löchern waren, vielleicht das Wichtigste, das intergalaktische Plasma,
das überwiegend baryonische Materie des Universums enthält, und letztendlich der isotrope Röntgenhintergrund.
Das war sozusagen die Unterbrechung über solare Strahlung,
und dann die Konstruktion von Einstein mit der weiteren Verbesserung der Empfindlichkeit,
was die Entdeckung aller Sterne der Hauptreihe ermöglichte, der Pulsar-Krebsnebel konnte abgebildet werden,
Doppelsterne in äußeren Galaxien, Supernovae, aktive galaktische Nuklearjets, Quasare und Galaxienhaufen,
das ist der ganze Hintergrund.
Hier geht es natürlich darum, dass dies bestimmte Probleme verursachte, insbesondere die Tatsache,
dass wir alle Arten von Sternen der Hauptreihe sehen konnten,
– ich sagte, dass wir auch Röntgenstrahlung von Kometen sehen konnten, von Himmelskörpern und so weiter –
bedeutete, dass die Daten nur nützlich waren, wenn Astronomen aller Disziplinen,
die keine Spezialisten in der Röntgenastronomie waren, Zugang zu den Daten haben würden und sie verwenden könnten.
Das verursachte ein besonderes Problem und bot uns zugleich Chancen, denn wir waren sehr darauf bedacht,
um von der Gemeinschaft Unterstützung zu bekommen, die das nächste, sehr, sehr teure Projekt plante,
dass es viel besser wäre, wenn die Daten sofort so verbreitet würden,
dass sie allen Disziplinen der Astronomie Nutzen stiften konnten,
statt zurückbehalten zu werden wie in einem privaten Unternehmen.
Nun, darüber werde ich später noch mehr erzählen.
Die nächste Folie soll Sie an Tycho Brahe erinnern.
Ich finde, dass Tycho Brahe zu den interessanten Persönlichkeiten der Astronomie gehört.
Es sei daran erinnert, dass sein Wissen, nennen wir es Gelehrtenwissen,
schlechter war, als das, über das man im 3. Jahrhundert nach Christi oder sogar im 3. Jahrhundert vor Christi verfügte,
in dem Sinne, dass er weitaus weniger Wissen über Kegelschnitte hatte – Appolonios von Perge war ihm weit voraus, –
über Integralrechnung – Archimedes war viel besser, und über Technologie –
es war nicht offensichtlich, dass die Technologie um 1500 besser war,
als die, die den Griechen zur Verfügung stand, als sie den Mechanismus von Antikythera bauten.
Diese Frage ist also für uns wirklich interessant:
Warum hatte seine Arbeit dann solch einen großen Einfluss?
Er verfügte über die gleiche oder sogar schlechtere Technologie, die gleiche Mathematik oder schlechter,
das gleiche verrückte Weltsystem, mit dem jeder arbeitete, ich meine das Weltbild von Ptolemäus,
und das ist wirklich die Frage, und ich denke, dass er eine sehr gute Beobachtungsmethode hatte, die er sehr früh verstand.
Er entdeckte 1572 das Sternbild von Kassiopeia, 1574 wurde er gebeten, Vorlesungen an der Universität Kopenhagen zu halten,
das waren im Übrigen die einzigen Vorlesungen, die er hielt.
Damals betonte er die Notwendigkeit, die Beobachtung von Planeten zu systematisieren,
nicht nur ein paar Punkte in den Umlaufbahnen, sondern kontinuierlich, er betonte die Notwendigkeit von Teamarbeit –
wenn Sie sich das Bild anschauen, hat man im Grunde alle Arten von Leute, die wir auch heute haben,
wenn wir Datenanalyse betreiben, außer dem Hund natürlich, der ist dafür nicht erforderlich,
aber dann hat man hier jemanden, der alles aufschreibt, die Person, die die Beobachtung anschaut,
den Drucker, der Globus ist irgendwo hier, wo die Position der 1000 Sterne aufgezeichnet wird.
Er hat also Daten, Teamarbeit, Aufzeichnung der Daten, Archive, kontinuierliche Beobachtung.
Und mit diesen Mitteln war er als Erster in der Lage, die astronomische Refraktion an der Atmosphäre zu korrigieren.
Er schaffte es, Beobachtungen mit einer Genauigkeit von zwei Bogenminuten zu erreichen,
im Gegensatz zu den damals erreichten 15 Bogenminuten.
Und ich behaupte, dass Kepler ohne Tycho nicht seine Keplerschen Gesetze entdeckt hätte
und dass Newton ohne Kepler für seine Gravitationstheorie keine Beobachtungswerte als Grundlage gehabt hätte.
Meiner Meinung nach bildeten Tycho und später Kepler usw. fast so etwas wie ein vollständiges Ganzes.
Und ich fand es beachtlich dass, ...
ich habe untersucht, wie Uranienburg funktionierte, und das war interessant, denn es gab Gastwissenschaftler,
Studenten, die eingeladen wurden und so weiter, das Einzige, was das Weltraumteleskop nicht hatte,
war ein Gefängnis, das muss teilweise ganz nützlich gewesen sein, aber wir hatten es nicht.
So nun möchte ich zu meinem Hauptthema zurückkehren, und erklären, wie sich die Methodik verändert hat.
Wegen Big Science.
Und das Erste, was ich sagen kann, ist, dass Glück eine große Rolle spielte.
Ich bin mir nicht ganz sicher, warum ich zum Direktor für das Space Telescope Science Institute ausgewählt worden bin,
außer dass ich dafür bekannt war, mit der NASA hartnäckig umzugehen, was wohl ein Kriterium war, dem die Astronomen zustimmten.
Aber eigentlich fand dort eher durch Zufall, weil ich einwilligte, ein Transfer von Standpunkten aus der Röntgenastronomie,
wo wir alle gut in Weltraumbeobachtung ausgebildet waren und die Anforderungen daraus, in die optische Astronomie statt.
Und was konnte die Röntgenastronomie bringen?
Nun, die Tatsache, dass wir als Team arbeiten war äußerst wichtig.
Schonungslose intellektuelle klare Kommunikation - das muss ich genauer erklären:
Wenn etwas in dem Programm schief gelaufen ist, war die größte Sünde nicht,
dass man einen Fehler gemacht hat, sondern, dass man nicht gesagt, dass etwas falsch gelaufen ist und es verheimlicht hat.
Und das passierte zum Beispiel, es war eine Katastrophe im Vergleich zu anderen Programmen,
in denen irgendwie jeder zu jedem nett war.
Und das meine ich mit schonungslos, wenn jemand einen Fehler gemacht hat,
hast du es ihm direkt ins Gesicht gesagt und ihm die Möglichkeit gegeben, es zu ändern.
System-Engineering - die Wissenschaftler werden bei dem Design des Instruments mit eingebunden,
einschließlich der Raumsonde, dem Datensystem, alles, was mit der Datengewinnung zusammenhängt, weil man niemandem trauen konnte.
Ich glaube z.B., dass Einstein so konstruiert wurde, dass es nach anderthalb Jahren versagen sollte,
und es war der Dreifach-Fehler-Modus, er wurde in eine zu niedrige Erdumlaufbahn gebracht,
sodass er herunterfallen würde, es wurde ein Haken angebracht, um es hochzuziehen,
um es vor dem Herunterfallen zu retten, was natürlich nie rechtzeitig passierte, es wurden Gasjets eingesetzt,
um den Drehimpuls zu beseitigen statt magnetischer Drehmomente, es hätte ewig halten können, Gasjets sterben danach.
Und das war der ausdrückliche Wunsch seitens des Büros für Management und Budget, das die NASA instruierte,
die Missionen kurz zu halten, damit sie nicht so viel Geld für den Betrieb ausgeben müssen,
all die Daten zu benutzen, die dabei herauskommen, es waren schon genug.
So verrückt wurde das von der NASA gehandhabt.
Also versuchten wir alles Mögliche, um das System länger haltbar zu machen,
zum Beispiel änderten wir die Operation, wir versuchten, mit der Strömung zu fliegen,
wir versuchten zwischen zwei Zielen zu hüpfen, um nicht so viel Gas zu verschwenden.
Viel davon war Blödsinn, aber wir schafften es, die Lebenszeit zu verdoppeln.
Wissenschaftssystem-Engineering.
Ich weiß übrigens, dass sich dieses Wort „System-Engineer“ für viele meiner Kollegen schrecklich anhört.
Ich meine, es klingt wie Management, es muss schlecht sein.
Nun, die Sache ist die, man muss sich Gedanken machen, sozusagen vom Anfang bis zum Ende.
Es reicht nicht, zu sagen, ich möchte das tun.
Wie wird man es denn erreichen, ist es machbar, kann man es sich leisten?
Wenn nicht, kann man es anders machen?
Was zum Beispiel in Bezug auf Einstein passiert, ist, dass wir einen Weg fanden,
mit dem wir keine sehr guten Zieleinstellungen benötigten.
Und das war sehr einfach.
Wir würden durch das Röntgenteleskop ein Bild des Detektors mit Referenzlicht projizieren
und Aufnahmen des Detektors oder des Referenzlichts des Detektors machen,
die kontinuierlich auf ein Sternenfeld überlagert werden, ein Mal pro Sekunde.
Die Raumsonde konnte so ein bisschen umherwandern, aber wir wussten immer, wo wir hinzielten,
und weil die Röntgenbilder sehr langsam nacheinander gemacht wurden,
hatten wir genug Bandbreite, um für die Zielgenauigkeit immer wieder zu korrigieren.
Dadurch wurden alle Probleme verringert,
denen man bei der richtigen Ausrichtung zwischen Teleskop, optischem System usw. begegnet.
Das wurde von Wissenschaftlern gemacht, nicht von Ingenieuren.
Mit System Engineering meine ich hier also, das System so einfach wie möglich zu machen,
damit es sogar unter widrigen Umständen des Weltraums und institutionellen Regelungen funktioniert.
Das nächste ist die Modellierung von Teleskopen und Instrumenten, die eine ziemlich große Rolle spielt.
Planung für Operationen.
End-to-End-Datensysteme, wie Online-Datenkalibrierung, um sie anderen Astronomen zur Verfügung zu stellen,
damit sie die Daten für ihre eigene Disziplin oder ein Teilfachgebiet nutzen können.
Das war das Erste, meines Wissens nach, das zusammengebaut wurde, und wir hatten zwei Leute,
die sich damit befasst haben, das System vorzubereiten.
Sie konstruierten etwas, das MAGIC genannt wurde.
Es waren glücklicherweise zwei sehr intelligente Leute, die am Ende ihre eigenen Firmen aufgemacht haben
und viel Geld verdient haben, nicht mit unserem Programm,
aber sie haben damals heldenhafte Arbeit geleistet, alles auf Laptops und so weiter.
Und nicht zuletzt die Sache mit der Datenverteilung und -archivierung.
Insbesondere die Archivierung wurde nicht wahnsinnig gut gemacht,
denn die normale Archivierung bestand darin, die aufgerollten Telemetriebänder einzupacken und nach Garda zu verschiffen.
Und da sitzen sie dann und niemand kann sie benutzen, weil man keinen Direktzugriff hat, man muss alles durchgehen usw.
Das nennt man dann ein lebendiges Archiv, das ist ein Arbeitsarchiv, in dem man die Untersuchung des Themas fortsetzen könnte.
Wie passt das jetzt zum Hubble-Weltraumteleskop?
Das Erste, was wir herausgefunden haben, und mit „wir“ meine ich, dass nicht nur ich als Röntgenastronom,
der Direktor geworden ist, sondern ein oder zwei andere Leute, die ich kannte, Rodger Doxsey insbesondere,
der einen wichtigen Beitrag leistete und Ethan Schreier.
Rodger Doxsey war vom MIT, Ethan Schreier kam auch aus Harvard, an der Spitze war also eine kleine Gruppe Röntgenastronomen,
die ihre Sichtweise optischen Astronomen aufoktroyierten, wie man Wissenschaft machte.
Und das geschah nicht ganz reibungslos, sowohl mit der NASA als auch innerhalb der Gemeinschaft.
Beispielsweise, als wir ein automatisiertes End-to-End-Datensystem entwickeln wollten,
empfahlen die an der Hubble-Arbeitsgruppe beteiligten Wissenschaftler der NASA, es überhaupt nicht zu finanzieren.
Als das Datensystem das Kalibrierungssystem beinhaltete, automatisierte Kalibrierung,
war ihre Meinung, dass Leute, die ihre eigenen Daten nicht kalibrieren können, Hubble nicht einsetzen sollten.
Das Interessante daran ist, als wir das Programm beendeten, hatte keine Gruppe jemals die Hubbledaten selber kalibriert,
sondern dem automatischen System erlaubt, es zu tun,
weil es für die Leute einfach unmöglich war, die Daten manuell zu kalibrieren.
Ich komme gleich darauf zurück.
An diesem Punkt führen wir System-Engineering ein und nutzen diese Erfahrung.
Ein interessanter Fall war, wie man Hubble auszurichten hatte.
Um Hubble auszurichten, muss man Leitsterne haben, man muss bis zur 15. Magnitude hinunter gehen,
da sonst nicht genügend Leitsterne sichtbar sind.
Es gab keine Sternenkataloge der 15. Magnitude, sie hörten alle bei der 10. Magnitude auf.
Dann hatten wir die Idee, Platten vom Palomar-Schmidt-Teleskop und vom Anglo-Australian Teleskop zu nehmen, Nord und Süd,
wir wollten Geräte zum Durchmustern bauen und als wir das Tag für Tag durchführten,
wollten wir diese 12 mal 12 Inch-Glasplatten durchmustern, um die Position der Sterne zu finden und dann Anweisungen zu geben.
Dieses Verfahren war aber nicht genau durchdacht, um Hubble Anweisungen zu geben, bestimmten wir 35 Personen,
die 24 Stunden am Tag tippten, wie instruierte Affen oder so, ich weiß nicht,
sie konnten nicht genügend Daten produzieren, um Hubble operationelle Befehle zu erteilen.
Deshalb ist der halb-automatisierte Weg besser.
Tatsächlich wurde es am Ende mit Verfahren künstlicher Intelligenz, das heißt lokal erledigt.
Aber in dieser besonderen Sache konnte man es machen, wie man gedacht hatte, es zu tun.
Nun, es stellte sich heraus, dass man so etwas wie 0,5 Winkelsekunden Genauigkeit braucht,
astrometrische Messungen von Schmidt-Platten sind bekanntlich schlecht,
sie haben es nie zu solch einer Genauigkeit gebracht, mit Ausnahme einiger besonderer Umstände.
Wir dachten uns also, die richtige Entscheidung wäre, nicht bis zum Start zu warten,
sondern einen Katalog von 15 Magnituden-Sternen am Himmel vor dem Start zu erstellen,
dies in digitale Daten zu übersetzen, damit die Daten in Echtzeit auf dem Computer abgerufen werden können,
denn dann könne man auch zu einem anderen „Zeiger“ wechseln und man müsste keine neue Platte durchmustern.
Das war unglaublich viel Arbeit am Anfang.
Aber es lohnte sich gewaltig.
Und es hatte einen zusätzlichen Nutzen, nachdem wir Haar-Transformationen und Wavelet-Transformationen durchgeführt hatten,
reduzierten wir Daten durch Komprimierung, alle Daten über Leitsterne konnten auf CDs gebrannt werden
und an Amateurastronomen verkauft werden, die damit jetzt auf Quasare und so weiter zu zielen.
Das habe ich ja schon erklärt, ich werde nicht länger die Entwicklung von End-to-End Daten-Management-Systemen erklären.
Eine Sache möchte ich aber noch erläutern.
Wenn ich von Online-Daten-Kalibrierung spreche, ist damit Folgendes gemeint:
Wir konstruieren ein Instrumentenmodell, das am Anfang sehr primitiv sein mag, nur Black Boxes,
und wir versuchen, die Parameter zu interpretieren, die die physikalischen Daten mit den Antworten der Instrumente verbinden.
Kalibrierung hieß, dass wir diese Korrelation auf der Erde messen und sie gelegentlich im Orbit kontrollieren mussten.
Das heißt, dass ungefähr 10 - 12% der Beobachtungszeit von Hubble programmiert werden mussten, um Kalibrierungsobjekte anzusehen.
Und dann musste man die Software entwickeln, um die Daten aus dem Kalibrierungsobjekt zu verringern,
die Parameter zu bekommen und in die Pipeline zu werfen, die diese Kalibrierung kontinuierlich durchführen würde.
Nun, das war Ende der 80er-Jahre.
Mittlerweile hat sich viel geändert, in dem Sinne,
dass die Daten jetzt im Archiv sind und das Archiv wurde aus archivierten, rohen und kalibrierten Daten aufgebaut.
Wenn wir Online-Kalibrierung der Daten machen, bedeutet dass, wenn man einen Teil archivierter Daten anfragt,
wird die Kalibrierung durchgeführt, während Ihnen die Daten übermittelt werden –
ok, ich werde alle Fragen hierzu heute Nachmittag beantworten, das ist meine Ausweichklausel.
Ich wollte Ihnen aber zeigen, Sie kennen alle diese Ikonen von Hubble, deshalb möchte ich mich nicht damit aufhalten,
aber ich werde eine besondere Hubble-Beobachtung wählen, die wichtige Ergebnisse gezeigt hat.
Das ist die Entdeckung der Supernovae bei großen Rotverschiebungen, insbesondere von 1.1 bis 1.7,
die wir vom Boden aus nicht gesehen hatten.
Und wenn ich die Zeit gehabt hätte, nun, dann hätte ich Folgendes näher erläutern können,
ich meine die folgenden wichtigen Punkte, mal sehen, ob ich es finde.
Ok, diese Daten hier wurden mit dem Advanced Camera System gewonnen.
Dieses Instrument flog am Anfang der Hubble-Mission nicht mit, es wurde erst später bei einem Wartungsflug eingebaut,
und das andere Instrument, das Aufnahmen des Lichtspektrums macht und die Entwicklung der Supernova-Lichtkurve aufnimmt,
wurde auch erst später eingebaut.
Das ist also eine Kombination aus realen Daten und Archivdaten, Prozessdaten und Archivdaten,
und sie erlaubten uns damit, sehr entfernte Supernovae zu sichten,
und wofür das gut ist, die roten Punkte sind die Werte, die von Hubble gemessen wurden, d.h.,
man kann bei größer Z messen und das bestätigte die Dunkle Energie
und die Zeitentwicklung des Dunklen Energie-Inhalts des Universums.
Also weiter im Text, wenn ich kann.
Ok.
Ich werde jetzt ein bisschen straffen.
VLT, die größte bodengebundene Teleskop-Gruppe, gebaut von der ESO,
profitierte auch enorm vom Technologietransfer, der ja mehr oder weniger zufällig geschah.
Mir wurde der Posten des Generaldirektors bei der ESO angeboten
und ich brachte Erfahrung in der Röntgenastronomie und Hubble für das VLT mit, das war ein gewaltiger Perspektivenwechsel,
der das VLT am Ende nicht nur zur größten Teleskop-Gruppe, sondern auch der Effektivsten in der Beobachtung machte.
Es hat alle Eigenschaften, die ich vorhin beschrieben habe, End-to-End Data, System Engineering, Modeling und so weiter.
Vielmehr wurde dieser technologische Ansatz, diese Methodologie, bei der Konstruktion des VLT angewendet,
nicht nur im Betrieb wie bei Hubble.
Hier sind die 3, sagen wir, ...
Uranus-Symbole.
Das ist lustig, es ist sozusagen das gleiche Bild des Adlernebels mit den Säulen der Schöpfung,
aber es ist eine Infrarotaufnahme, als wenn man hindurch guckt.
Es ist nicht genauso schön, aber vielleicht ist es informativer als das Bild von Hubble.
Und hier haben wir eine der aktuellen und interessanten Anwendungen der adaptiven Optik auf VLT,
durch die wir Bilder mit einem Auflösungsvermögen von 40 Millibogensekunden erhalten.
Ich erinnere mich, dass Hubble 70 Millibogensekunden im Weltraum mit der adaptiven Optik optisch schaffte.
Ich werde jetzt an Tempo zulegen, also, da wir Computersimulationen nutzten, hatte man also großen Nutzen davon.
Außerdem wurde diese neue Technik genutzt, um alle vorhandenen Teleskope in La Silla zu verbessern.
Im Wesentlichen als das VLT gebaut wurde, das auf dem Paranal gebaut wurde,
wurde La Silla ein modernes Observatorium und erzeugte tatsächlich einen großen Teil der Forschung, die danach kam.
Das ist eine Simulation einer Wellenfront, um Ihnen zu zeigen, dass es aktive Kontrolle,
nicht inaktive, sondern aktive Kontrolle mit 180 Reglern hinter dem Spiegel, gibt.
Und das ist die Komplexität, die man jetzt beherrschen muss, denn statt ein, zwei oder drei Instrumenten
muss man sich jetzt um 20 oder 30 Instrumente unterschiedlichster Art kümmern.
Und das hat auch den Vorteil, dass die Infrastruktur der Interferometrie des Very Large Telescope gezeigt wird.
Und alles wurde modelliert...
ich hab verstanden, ich hab‘s verstanden.
Ok, und das ist das Datensystem für VLT, ich werde das nicht näher erläutern, aber um Ihnen zu zeigen, wie exakt...,
vielleicht war das herausragend, die interessante Entdeckung für mich ohnehin,
als das VLT die Anwendung der Adaptiven Optik war, wurde dieses 40 Millibogensekunden-Bild aufgenommen.
Die Beobachtung der Umlaufbahn des S2, einer der Sterne hier im Feld,
der in 17 Lichtstunden das Schwarze Loch im galaktischen Zentrum umrundet, auf einer Umlaufbahn,
die nur 10 Mal der Umlaufbahn von Pluto um die Sonne entspricht und eine Geschwindigkeit von 5000 Kilometern pro Sekunde erreicht.
Und das begrenzte die Auswahl der Dichte des Objekts im Zentrum, so dass wir feststellen mussten,
ob es ein Bosonenstern ist, von dem wir nicht wissen, ob er existiert, oder ein Schwarzes Loch.
Diese Arbeit ist von Denzel und seiner Gruppe...
ich möchte das hier abschließen.
Ich möchte das hier beenden und zur Röntgenastronomie zurückkehren.
Das ist das Chandra-Röntgenteleskop, es gibt drei Bilder, die ich Ihnen zeigen wollte,
eins war ein Film, den wir vielleicht am Ende der Lesung anschauen können, er zeigt den Crab-Pulsar im Krebsnebel.
Dies ist vielleicht eines der interessantesten Ergebnisse von Chandra und in der Röntgenastronomie,
und das ist die Kollision zweier Sternhaufen, die aus Gas bestehen,
und man sieht die Plasma-Plasma-Wechselwirkung mit dieser Kugel-Wellenfront und ich glaube,
ich hatte ein anderes Bild davon..., ok, und die Tatsache, dass die Galaxie und die Dunkle Materie nicht wechselwirken.
Und das war die erste Information, die wir von dem internationalen Wirkungsquerschnitt für Dunkle Materie hatten.
Als Letztes, ich versuche, sogar das zusammenzufassen, ich denke nicht, dass alles schön ist,
ich glaube, dass all diese Ergebnisse, die im Grunde damit zusammenhängen,
dass die meiste Masse des Universums in baryonischer Form gefunden wurde,
mit Ergebnissen zu den Eigenschaften der Dunklen Materie und mit Ergebnissen,
die die Existenz und vielleicht die Variabilität der Dunklen Energie bestätigen,
was im Anschluss noch eingehender von meinem Kollegen erörtert wird, und zu behaupten,
dass diese Dinge nicht ohne diese Art der Anwendungen und so weiter durchgeführt hätten werden können.
Ein anderer Vorteil, der dadurch erzielt wurde, ist, dass jeder überall auf der Welt
Zugang zu den besten Daten von den Teleskopen jeder Art für jedes Objekt, das beobachtet wurde, hat.
Das ist übrigens ein sehr seltsames Phänomen.
Ich glaube, dass über sehr viele Jahrhunderte hinweg der Wechsel nicht stattgefunden hat, von der Eremitentradition,
d. h., man spricht nur mit den Freunden darüber, und es dauert 30 Jahre, um es zu vergleichen,
zu entscheiden, zu veröffentlichen, bis dahin, dass die Daten innerhalb eines Jahres jedem weltweit zur Verfügung stehen.
Es hat auch eine Art erweiterte Öffentlichkeitsarbeit möglich gemacht, wenn jeder Taxifahrer in Washington,
der normalerweise Ukrainer, Russe, Afghane oder sonst was ist, die Hubble-Bilder gesehen hat,
werden sie zu einem sogenannten Teleskop der Menschen.
Das sind alles gute Dinge.
Das, was mich am meisten besorgt, ist, dass die astronomische Gemeinschaft eher zu Güterverbrauchern,
als zu Instrumentenherstellern geworden ist.
Und das ist sehr gefährlich für die Zukunft, deshalb müssen wir sehr vorsichtig sein,
um dieses riesige Programm mit mittleren und kleinen Programmen auszubalancieren, die die neue Generation schulen werden,
die Instrumentierung zu beherrschen und die Kunst zu lernen, die sie nutzen müssen, um die nächsten Schritte zu machen.
Und letztendlich, und ich glaube, das ist der Schluss, was es sein wird, wonach wir suchen,
aber ich werde nicht mal mehr versuchen, das zu diskutieren, danke.
(Applaus).