Venus-Transit: Venus zieht sichtbar vor der Sonne vorbei

In genau drei Monaten, am 8. Juni 2004, wird die Venus von der Erde aus gesehen vor der Sonne vorbeiziehen. Dieses Ereignis findet zwischen etwa 7:10 und 13:30 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 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 (Planeten, welche ferne Sterne umkreisen). Es wurde kürzlich während der Tagung der Astronomischen Gesellschaft im September 2003 in Freiburg vorgestellt.

Neutrales Natrium in der Exosphäre des Merkurs

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 (oderes Bild) bemerkbar.

Die linke untere Grafik zeigt zwei Profile der bei der Beobachtung verwendeten Spektrallinie des Natriums. Das rote Profil stammt aus der Nordpolarregion des Merkur, 214 km über seinem Rand (roter Kasten im oberen Bild). Das grüne Profil ist ein Vergleichsspektrum der ungestörten Sonnenatmosphäre (grüner Kasten, schematisch). In der Flanke der solaren Spektrallinie – in der Grafik braun markiert – erkennt man eine zusätzliche Absorption im dem Spektrum, welches in der Nähe der Merkurscheibe aufgenommen wurde. Da sich der Merkur während des Transits mit einer Geschwindigkeit von etwa 4.6 km/s auf die Erde zu bewegte, wurde die vom Merkur erzeugten Absorptionslinie zu kürze-ren Wellenlängen verschoben („Doppler-Effekt“).

Im rechten unteren Bild ist die räumliche Verteilung der gemessenen Stärke (Äquivalentbreite) der zusätzlichen Ab-sorption 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 Absorpti-on 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.

Venus-Transit am 8. Juni 2004

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 (www.vt-2004.org) der Beobachtung und Popularisierung des Venus- Transits 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.

Das Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (KIS) ist eine Stiftung des öffentlichen Rechts des Landes Baden-Württemberg und Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Das KIS stellt ausführliche deutschsprachige Web-Seiten bereit, in denen das Projekt, die Kontakte und weitere Informationen zum Venus-Transit 2004 gegeben werden: www.kis.uni-freiburg.de/vt-2004/

Ansprechpartner: Hubertus Wöhl, Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik, E-Mail: hw@kis.uni-freiburg.de