MERKUR-TRANSIT
Generalprobe für seltenen Transit der Venus
Redaktion
astronews.com
23. März 2004

Im letzten Jahr zog der Merkur - von der Erde aus gesehen - vor der Sonnenscheibe vorüber. Für die Astronomen in aller Welt war dieses Ereignis so etwas wie eine Generalprobe für ein deutlich selteneres Ereignis, das im Sommer dieses Jahres stattfindet: ein Transit der Venus. Das letzte Mal zog unser Nachbar im Sonnensystem im Jahr 1882 vor der Sonnenscheibe vorüber.

Merkur vor der Sonnenscheibe am 7. Mai 2003, aufgenommen am Vakuum-Turm-Teleskop auf Teneriffa (oben). Unten: die Natrium-Absorption um Merkur. Foto/Bild: Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik / idw

In etwa zweieinhalb Monaten, am 8. Juni 2004, wird die Venus von der Erde aus gesehen vor der Sonne vorbeiziehen. Dieses Ereignis findet zwischen 7.10 und 13.30 Uhr MESZ statt und ist von Mitteleuropa aus bei Sonnenschein gut zu beobachten. Dieser außerordentlich seltene "Venus-Transit" wurde bisher von keinem lebenden Menschen beobachtet; der letzte Venus-Transit fand im Jahr 1882 statt. Die Venus ist der zweitnächste Planet der Sonne.

Transits des der Sonne nächsten Planeten - des Merkurs - sind wesentlich häufiger: Das letzte derartige Ereignis war am 7. Mai 2003. Es wurde am deutschen Vakuum-Turm-Teleskop auf Teneriffa intensiv beobachtet. Dabei ist es Wissenschaftlern des Kiepenheuer-Instituts und der Hamburger Sternwarte gelungen, erstmalig neutrales Natrium in der dünnen "Atmosphäre" (genauer: Exosphäre) von Merkur nachzuweisen. Dieses Ergebnis ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Nachweis von Atmosphären von Exoplaneten, also von Planeten, die um ferne Sterne kreisen.

Die Existenz der Exosphäre des Merkurs ist seit den Flügen der Raumsonde Mariner 10 zum Merkur (1974/75) bekannt. Bei späteren Beobachtungen von der Erde aus fand man schmale Emissions-Spektrallinien des ionisierten Natriums und Kaliums auf der sonnenbeschienenen Scheibe des Planeten. Der Merkur-Transit im Mai 2003 bot die Gelegenheit, seine Exosphäre vom Sonnenlicht "durchleuchten" zu lassen. Die neutralen Natrium-Atome machen sich durch eine zusätzliche Absorption im Spektrum des Sonnenlichts in der unmittelbaren Umgebung der schwarzen Merkur-Scheibe bemerkbar. Da sich der Merkur während des Transits mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,6 Kilometern pro Sekunde auf die Erde zu bewegte, wurde die vom Merkur erzeugten Absorptionslinie zu kürzeren Wellenlängen durch den so genannten Doppler-Effekt verschoben.

Im unteren Bild ist die räumliche Verteilung der gemessenen Stärke der zusätzlichen Absorption dargestellt. Die Pfeile zeigen in die Richtung der Rotationsachse sowie zum West-Rand (dort ging auf Merkur gerade die Sonne auf). Die Konzentration der neutralen Natrium-Atome ist also besonders stark über den Polen von Merkur und kann bis etwa 700 km oberhalb der Planetenoberfläche nachgewiesen werden. Eine schwächere Absorption sieht man auch entlang des Westrands, wohingegen am Ostrand (Sonnen-Untergang) nichts zu erkennen ist.

Die Messungen wurden mit einem zweidimensionalen Fabry-Perot-Spektrometer durchgeführt. Wesentlich zum Erfolg trug eine Adaptive Optik bei, welche die durch Luftunruhe erzeugten Bildverzerrungen weitgehend unterdrückte und damit die Messung der schwachen Absorption in der Nähe des Merkurs erst möglich machte. Ähnliche spektroskopische Untersuchungen sind am VTT auch für den Venus-Transit am 8. Juni 2004 geplant.

Der Ursprung der Natriumatome in der Exosphäre von Merkur ist noch nicht vollständig verstanden. Sie können zum Beispiel durch den Sonnenwind oder durch Mikrometeorite aus der Merkuroberfläche freigesetzt werden. Die Stärke des hier gefundenen Effekts kann auch als Anhaltspunkt für die spektroskopische Untersuchung extrasolarer Planeten dienen, wenn sie - von der Erde aus gesehen - vor ihren jeweiligen Zentralsternen vorbeiziehen und diese bedecken.

Das Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (KIS) wurde vom Europäischen Süd-Observatorium (ESO) ausgewählt, den deutschen Informationsknoten für ein internationales und von der EU gefördertes Projekt der Beobachtung und Popularisierung des Venustransits 2004 zu bilden. Zentrales Anliegen dieses Projekts ist eine Wiederholung der bedeutenden historischen Nutzung von Venus-Transits, um die Astronomische Einheit, die mittlere Entfernung zwischen Erde und Sonne, zu bestimmen. Bei diesem Projekt ist zwar kein genauerer Wert zu erwarten, aber es ist eine optimale Gelegenheit, mit eigenen Beobachtungen und eventuell auch eigenen Auswertungen ein Verständnis der Methode und ihrer Genauigkeit zu erreichen. Im internationalen Projekt werden die Beobachtungen zentral gesammelt und ausgewertet werden.

Zusätzlich wird zu einem Videofilmwettbewerb aufgerufen und es werden Kontakte zu Planetarien, Volkssternwarten und anderen Einrichtungen gegeben, bei denen das Ereignis auch für Laien gefahrlos zu beobachten ist. Schließlich sind umfangreiche Einspeisungen von Bildmaterial aus international verteilten Web-Kameras in das vt-2004-Netzwerk geplant - was besonders wichtig ist, wenn es mal wieder - wie bei der totalen Sonnenfinsternis am 11. August 1999 - bei uns bewölkt ist.