13.09.2018

Neues Koordinatensystem für den Weltraum beschlossen Einen Tennisball auf dem Mond erkennen

Wo wohnt Gott? Sollte er im Himmel leben, könnte künftig seine Wohnung geografisch oder astronomisch noch genauer bestimmt werden. Denn Astronomen haben sich auf ein neues, genaueres System für Positionsangaben im All geeinigt.

Dies teilte das Deutsche GeoForschungsZentrum am Donnerstag in Potsdam mit. Der von der Internationalen Astronomischen Union beschlossene sogenannte Referenzrahmen wird ab dem 1. Januar weltweit gültig.

Vergleichbar ist er mit den Längen- und Breitengraden auf dem Globus; vorstellen kann man sich ihn auch als ein Gitternetz am Himmel, wie die Wissenschaftler betonen.

Himmelskoordinaten und Fixpunkte

Das System definiert, wo im All oben und unten ist. Wenn Raumfahrzeuge zu anderen Planeten fliegen oder Astronomen die Bewegung von Sternen kartieren, benötigen die Wissenschaftler Himmelskoordinaten und Fixpunkte, an denen sie Kurs oder Position festmachen können. Auch für GPS-Systeme und die Navigation von Weltraumsonden ist der Referenzrahmen wichtig - so wie für die Vermessung von Berggipfeln etwa Längen- und Breitengrade und die Höhe über dem Meeresspiegel benötigt werden.

"Für die Erstellung dieses Netzes braucht es Ankerpunkte am Himmel und auf der Erde, an denen die Systeme ausgerichtet werden können", teilte das Forschungszentrum mit. Für die Erde sind dies die etwa 50 weltweit vorhandenen Radioteleskope, für den Himmel 4.536 sogenannte Quasare: Galaxien mit einem Schwarzen Loch im Zentrum.

Die Quasare senden permanent Radiowellen aus, die von den Radioteleskopen auf der Erde empfangen werden können. Da sie sich extrem weit von der Erde entfernt im All befinden (etwa 100 Millionen bis 10 Milliarden Lichtjahre), können sie, obwohl sie in Bewegung sind, von der Erde aus als ortsfest angesehen werden. Damit eignen sie sich optimal als Ankerpunkte für das Referenzsystem am Himmel.

40 Jahre Arbeit

"Die Fixsterne zu verwenden, die wir am Nachthimmel sehen, ist keine gute Idee", erläutert der Wiener Astronom Johannes Böhm. "Sie verschieben sich im Lauf der Zeit ein kleines bisschen gegeneinander, so dass man alle paar Jahre ein neues Referenzsystem definieren müsste, um die nötige Genauigkeit zu erhalten."

40 Jahre lang haben die Wissenschaftler mit Hilfe der auf allen Kontinenten positionierten Radioteleskope die Positionen der 4.536 Quasare bestimmt. "Außerdem haben wir Lösungen dafür gefunden, wie sich Beobachtungsfehler in den Berechnungen ausgleichen lassen, die durch die Drehung unserer Galaxie, der Milchstraße, entstehen", erläuterte Robert Heinkelmann, Leiter der zuständigen Arbeitsgruppe am Helmholtz-Zentrum Potsdam. Der letzte Referenzrahmen (ICRF-2) wurde im Jahr 2010 veröffentlicht.

Demgegenüber verbessert das neue System die Genauigkeiten im Mittel etwa um das 1,5-Fache. Es wurden etwa 30 Prozent mehr Objekte in die Berechnungen einbezogen und zum ersten Mal wurde die Drehbewegung der Milchstraße einberechnet.

Genauigkeit von einem Hundertstel eines Millionstel Winkelgrad

"Anhand des neuen Himmelsreferenzrahmens lassen sich die Richtungen von Objekten auf der Himmelskugel mit einer Genauigkeit von einem Hundertstel eines Millionstel Winkelgrades bestimmen", freuen sich die Wissenschaftler. "Das entspricht der Genauigkeit, von der Erde aus einen Tennisball auf der Oberfläche des Mondes erkennen zu können."

Auch Veränderungen auf der Erdoberfläche, wie beispielsweise Bewegungen von Erdplatten, Vulkanausbrüche, Meeresspiegelschwankungen, Erdbeben oder Veränderungen der Orientierung der Erde im Weltraum lassen sich mit dem neuen Messsystem präzise bestimmen. Und zwar gibt es für die Erdoberfläche den International Terrestrial Reference Frame (ITRF), der Bezugspunkte auf der Erde in einem Koordinatensystem erfasst, mit dem Zentrum der Erde als Mittelpunkt.

Um zum Beispiel bestimmen zu können, ob der Meeresspiegel gestiegen oder das Land abgesunken ist, braucht der Referenzrahmen auf der Erdoberfläche einen Referenzrahmen am Himmel, zu dem er in Bezug gesetzt werden kann. Je präziser dieser himmlische Referenzrahmen, desto genauer ist auch die Überwachung von Veränderungen an der Erdoberfläche möglich.

Christoph Arens
(KNA)

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