Cosmic Latte CL025 Jocelyn Bell Burnell und die Entdeckung von Pulsaren
CL025 - Jocelyn Bell Burnell und die Entdeckung von Pulsaren
Die Episode über die Astrophysikerin Jocelyn Bell Burnell und die Entdeckung von Pulsaren.
Einleitung
In Folge 25 feiern wir nicht Silberne Hochzeit, dafür aber den Sonnenzyklus 25. Anfang 2024 erreicht die Sonne ihren Höhepunkt im aktuellen Sonnenzyklus, dem 25. seit Beginn der Aufzeichnung von Sonnenfleckenaktivitäten im Jahr 1755. Dieser Zyklus zeichnet sich durch ein Maximum an Sonnenstürmen und -flecken aus, was Ende des Jahres zu Polarlichtern auch in Deutschland und Österreich führte.
Sonnenstürme voraus!
Der Sonnenzyklus, der durchschnittlich 11 Jahre dauert, zeigt eine variable Dauer zwischen 9 und 14 Jahren. Derzeitige Erkenntnisse deuten darauf hin, dass es auch langfristige Variationen der Sonnenintensität über mehrere Jahrhunderte geben könnte, jedoch fehlen hierzu langfristige Aufzeichnungen zur Bestätigung.
Der aktuelle Zyklus, der 2019 begann, zeigt die typische Verschiebung der Sonnenflecken von mittleren Breiten hin zum Äquator. Diese Verschiebung ist bei starken Zyklen schneller und der Anstieg zum Maximum kürzer und steiler. Die Entdeckung dieses Musters und die Erstellung des sogenannten Schmetterlingsdiagramms, das die Verteilung und Ausdehnung der Sonnenflecken über die Zeit visualisiert, geht auf die irischen Astronomen Annie und Edward Maunder zurück, wobei Annie Maunder in der wissenschaftlichen Veröffentlichung von 1904 nicht als Autorin genannt wurde.
Neue Forschungen, wie die eines indischen Teams unter der Leitung von Priyansh Jaswal, beziehen die Entwicklung des solaren Magnetfelds mit ein, um das Maximum des Sonnenzyklus vorherzusagen. Sie analysierten Daten der letzten 50 Jahre und prognostizierten, dass das Maximum des Zyklus 25 bereits im Januar 2024 erreicht sein könnte - allerdings mit einer Spannbreite bis September. Ob sie richtig liegen, kann daher erst im Nachhinein gesagt werden.
Die Nummerierung der Sonnenzyklen, die mit Zyklus 25 fortgesetzt wird, geht auf den Schweizer Astronomen Rudolf Wolf zurück, der 1749 mit der fortlaufenden Zählung begann. Die Entdeckung der regelmäßigen Schwankungen der Sonnenfleckenaktivität wird jedoch Samuel Heinrich Schwabe zugeschrieben, der diese Periodizität in den Jahren 1826 bis 1843 beobachtete.
Jocelyn Bell Burnell
In dieser Folge geht es um eine lebende Ikone der Astrophysik - Jocelyn Bell Burnell. Sie wurde dadurch bekannt, dass sie bei ihrer Doktorarbeit als erster Mensch einen Pulsar entdeckte (den Nobelpreis bekam jedoch ihr Supervisor). Sie war außerdem Präsidentin der Royal Society of Edinburgh und wurde von der Queen geadelt. Und am wichtigsten: Sie ist eine große Advokatin und Unterstützerin von Frauen in der Wissenschaft.
Bell Burnell wurde 1943 in Nordirland geboren. Sie studierte Physik in Glasgow, wo sie es wegen ihren sporadischen Vorkenntnissen und dem sexistischen Verhalten ihrer Kommilitonen nicht leicht hatte. Sie schaffte es jedoch und begann ein Doktoratsstudium in Radioastronomie in Cambridge.
Ihre Entdeckung
1967 forschte sie während ihres PhD mit einem riesigen Radioteleskop, das täglich 30 Meter Datenblätter ausspuckte, die Jocelyn manuell auswertete. Ihre Aufgabe war es, Quasare zu suchen. Diese waren damals sehr rätselhaft. Man kannte nur 20 Stück, Jocelyn entdeckte weitere 120. Sie suchte dabei nach Unregelmäßigkeiten in der Strahlungsintensität, um diese Objekte aufzuspüren. Ihr fiel jedoch eine Unregelmäßigkeit auf, ein “Pulsieren”, das immer wieder auftauchte. Sie und ihr Supervisor Antony Hewish glaubten zunächst an eine Signalstörung oder an Artefakte. Sogar außerirdisches Leben als Ursache wurde kurzzeitig diskutiert. Obwohl ihr Supervisor dem Phänomen nicht mehr Aufmerksamkeit schenken wollte, blieb sie hartnäckig und konnte zeigen, dass etwas anderes dahinter stecken musste. Die Daten wurden im Februar 1968 veröffentlicht, aber es war noch immer nicht klar, was es genau ist. Die Astronomen Franco Pacini und Thomas Gold konnten schließlich nachweisen, dass es sich um einen pulsierenden Neutronenstern handelt.
Pulsar - “pulsating source of radio emission”
Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, die in Folge einer Supernova entstehen. Sie sind extrem dichte Objekte. Nur schwarze Löcher haben eine noch höhere Dichte. Wieso pulsieren sie? Wegen ihres Magnetfelds schießen Pulsare zwei entgegengesetzte Beams/Strahlen aus, so genannte Jets. Durch die Rotation wirkt es auf die Beobachterin wie ein pulsierendes Signal - wie bei einem Leuchtturm. Mittlerweile kennt man 1700 Pulsare, Bell Burnell hat die ersten 4 entdeckt. Der erste entdeckte Pulsar bekam die Bezeichnung PSR J1921+2153.
Nobelpreis
1974 bekommt ihr Supervisor Antony Hewish den Physik-Nobelpreis. Jocelyn wird nicht erwähnt. Sie ist eine sehr diplomatische Person und weist zwar darauf hin, dass es ihre Entdeckung war, aber meint auch, dass sie deswegen nicht erzürnt ist. Sie betont, dass sie glücklich über die vielen anderen Preise ist, die es ihr ermöglicht haben, Frauen in der Wissenschaft zu fördern, wie z.B. der Breakthrough-Award mit einem Preisgeld von 2.3 Millionen Pfund (doppelt so viel wie der Nobelpreis). Dieses Geld hat sie benutzt, um einen Fonds zu stiften, der Frauen und Minderheiten in der Fakultät der Astronomie fördert.
Weiterführende Links:
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 2023; doi: 10.1093/mnrasl/slad122: Discovery of a relation between the decay rate of the Sun’s magnetic dipole and the growth rate of the following sunspot cycle: a new precursor for solar cycle prediction
Der Tiefentakt des Universums, Jocelyn Bell Burnell wird 80, faz.net, 15.07.2023
Podcast-Folgen mit Jocelyn Bell Burnell:
Talks at Google: Jocelyn Bell Burnell: "She Discovered the Pulsar, but the Nobel Went to Her Supervisor", Zeitgeist 2019
BBC Radio 4: The Life Scientific - Dame Jocelyn Bell Burnell
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