Die Voyager-Sonde, seit 1977 im All unterwegs
06. November 2003 Als die beiden amerikanischen Voyager-Sonden im August beziehungsweise September 1977 zu den großen Gasplaneten des Sonnensystems - zu Jupiter und Saturn, Uranus und Neptun - aufbrachen, ahnte noch niemand, wie begeistert einige Jahre später die Öffentlichkeit auf ihre Fotos von diesen Himmelskörpern und vielen ihrer Monde reagieren würde. Zwar hatten bereits vorher die Sonden Pionier 10 und 11 den Jupiter und den Saturn erkundet und Bilder von diesen beiden Objekten zur Erde übertragen - aber mit einer Qualität, die nicht mehr zeitgemäß war. Nun plötzlich bekamen all jene Planeten und Monde gleichsam individuelle Gesichter. Voyager 1 und 2 schienen damit ihren Zweck erfüllt zu haben. Doch ihnen stand noch ein weiteres, eigentlich sogar viel größeres Abenteuer bevor: Sie sollten jetzt zusammen mit Pionier 10 und 11 die Grenze des Sonnensystems suchen. Nach rund einem Vierteljahrhundert scheint Voyager 1 tatsächlich fündig geworden zu sein.
Wo die Grenze des Sonnensystems ist, hat, bevor die ersten Satelliten in den Weltraum gelangten, kaum jemand gefragt. Denn die Antwort war zumindest im Prinzip völlig klar. Das Sonnensystem endet dort, wo der äußerste Planet unser Zentralgestirn umkreist. Von den bekannten Planeten kann sich der Pluto auf seiner elliptischen Bahn am weitesten von der Sonne entfernen - bis auf etwa sechs Milliarden Kilometer Distanz, was 40 Astronomischen Einheiten entspricht. Als Astronomische Einheit bezeichnet man den mittleren Abstand der Erde von der Sonne, der ungefähr 150 Millionen Kilometer beträgt.
Transpluto gibt es nicht
Nach dieser einfachen Definition hat das Sonnensystem einen Halbmesser von sechs Milliarden Kilometern. Viele Astronomen haben diesen Wert lange Zeit akzeptiert, auch wenn noch nicht geklärt war, ob es nicht jenseits des Pluto noch einen weiteren Planeten, den Transpluto, gebe. Dessen Existenz kann inzwischen ausgeschlossen werden.
Von der rein statischen Sicht des Sonnensystems haben sich die Astronomen mittlerweile getrennt. Sie ist nämlich nicht mit den neuen Erkenntnissen zu vereinbaren, die der modernen Weltraumforschung zu verdanken sind. Ihnen zufolge ist das Sonnensystem ein dynamisches Gebilde. Zwischen den Planeten befinden sich, fein verteilt, Gas und interplanetarer Staub. Dieses Reservoir ist in den interstellaren Raum eingebettet, der mit noch feiner verteiltem Staub gefüllt ist. Die Grenze zwischen den beiden Regionen ist variabel. Sie hängt von der Stärke des Sonnenwindes, letztlich also von der Aktivität der Sonne ab.
Sonnenwind markiert eine Grenze
Wenn der Sonnenwind heftig "bläst", werden die interplanetaren Gas- und Staubteilchen weiter nach außen gedrückt als zur Zeit solarer Ruhe. Dynamisch befindet sich die Grenze dort, wo der Einfluß des Sonnenwindes endet und der interstellare Staub die "Herrschaft" übernimmt. In Flugrichtung der Sonne um das Zentrum der Milchstraße ist das Sonnensystem - die sogenannte Heliosphäre - generell "eingedrückt", weil der interstellare Staub einen erheblichen Widerstand liefert. Nach hinten weist es weiter hinaus, so daß es ungefähr die Form einer Birne hat.
Anfangs haben die Astronomen geglaubt, daß die dynamische Grenze des Sonnensystems, die sogenannte Heliopause, schon kurz hinter der Bahn des Planeten Pluto anzutreffen sein wird - in ungefähr sechs Milliarden Kilometern oder 40 Astronomischen Einheiten Distanz von der Sonne. Doch diese Sicht mußte mehrfach revidiert werden. Denn Pionier 10 und 11 sowie Voyager 1 und 2 fanden auch nach längerem Flug keinerlei Hinweise auf Verhältnisse, die sich von jenen innerhalb der Heliosphäre unterscheiden. Und die Anzeichen mehrten sich, daß man erst in 85 oder gar 120 Astronomischen Einheiten Distanz von der Sonne auf die Heliopause treffen würde.
Stoßfront messen
Die Grenze zum interstellaren Raum zeichnet sich durch einige spezielle Phänomene aus. So wird dort die durch Überschall charakterisierte Ausbreitungsgeschwindigkeit des Sonnenwindes abrupt gebremst. Dadurch bildet sich wie vor Flugzeugen, die mit Überschallgeschwindigkeit fliegen, eine sogenannte Stoßfront aus. Dieser Übergang müßte sich verhältnismäßig deutlich messen lassen.
In der Übergangszone passiert aber noch mehr. Zum Beispiel dringt dort neutrales Gas aus dem interstellaren Raum in die Heliosphäre ein. Es gelangt schließlich sogar in deren inneren Bereich, wo es ionisiert, vom Sonnenwind aufgegriffen und wieder nach außen befördert wird. Im Grenzbereich werden die Partikeln dann beschleunigt. Ihre Energie steigt auf mehr als das Zehntausendfache. Auch diese als anomal bezeichnete kosmische Strahlung sollte recht leicht aufzuspüren sein. Durch die Beschleunigung der Teilchen ändert sich im übrigen der Druck und damit auch die Struktur der Stoßfront an der Heliopause.
Mehr als 13,5 Milliarden Kilometer entfernt
Als die Sonde Voyager 1, die sich mittlerweile am weitesten von der Sonne entfernt hat - ihr Abstand hat in diesen Tagen die 13,5-Milliarden-Kilometer-Marke überschritten, was 90 Astronomischen Einheiten entspricht -, im Sommer 2002 rund 85 Astronomische Einheiten von unserm Zentralgestirn entfernt war, fingen ihre Meßgeräte an, ungewohnte Daten zur Erde zu übertragen. 200 Tage später scheint sich die Situation wieder normalisiert zu haben. Fatalerweise ist der Plasma-Detektor an Bord, mit dem man die Geschwindigkeit des Sonnenwindes direkt messen kann, seit einiger Zeit defekt. Aber die Analyse anderer Daten bezüglich energiearmer Partikeln hat ergeben, daß die gemessene Geschwindigkeit des Sonnenwindes im August 2002 plötzlich gesunken sein muß. Gleichzeitig stieg die Menge an energiearmen Teilchen, was man ebenfalls an der Heliopause erwarten würde. Weil Voyager 2 diese Effekte an einer anderen Stelle im Sonnensystem nicht registrierte - die Phänomene also nicht auf eine kurzzeitige Erhöhung der Sonnenaktivität zurückzuführen sind -, schloß daraus eine Gruppe von Forschern um S. M. Krimigis von der Johns Hopkins University, daß sich Voyager 1 rund 200 Tage lang außerhalb der Heliopause befunden hat. Danach habe sich, wie die Forscher in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift "Nature" schreiben, diese - variable - Grenze nach außen verschoben.
In derselben Ausgabe der Zeitschrift liefern Forscher um Frank B. McDonald von der University of Maryland aufgrund anderer Messungen eine abweichende Erklärung. Ein weiteres Meßgerät hätte zwar beschleunigte "anomale kosmische Strahlung" entdeckt und eine Zunahme der Zahl energiereicher Ionen und Elektronen für etwa 200 Tage. Die Werte deuteten allerdings an, daß sich Voyager 1 erst kurz vor der Stoßfront befinde, wo sich die Effekte auch schon bemerkbar machten. Diese vorsichtige Formulierung kann aber nicht darüber hinwegtäuschen, daß sich die Sonde jetzt zumindest im Einflußbereich der Heliopause befindet.
Text: Frankfurter Allgemeine Zeitung
Bildmaterial: Nasa
Die Zeit des großen 
Senat stimmt Gesundheitsreform zu
Der Präsident, der die Fristen liebte
Wie wir reich wurden (14). Wer weniger arbeitet, kann mehr konsumieren
F.A.Z. Electronic Media GmbH 2001 - 2009 Medienpartner: NZZ Online
