Historische Milchstraßenzeichnungen

Die Geschichte der Milchstraßenzeichnungen

  1. Historische Zeichnungen

Abbildungen des Sternenhimmels sind so alt wie die Menschheit selbst. Für die allergrößte Zeitspanne waren dabei Zeichnungen die einzige Technik gewesen, diese Abbildungen zu erstellen, bevor die Fotografie in die Astronomie Einzug hielt. Auf diese Weise wurden viele Meisterwerke der Astronomie geschaffen, die sowohl im Hinblick auf ihre wissenschaftliche Aussage, als auch wegen ihres ästhetischen Reizes bis heute nichts von ihrer Anziehungskraft eingebüßt haben.

So genau diese Atlanten gezeichnet waren, hatten sie doch alle gemeinsam einen Mangel, der über Jahrhunderte hinweg offenbar von niemandem für wichtig genug empfunden worden war, als dass er korrigierenswert gewesen wäre: Die Darstellung der Milchstraße war immer sehr stiefmütterlich behandelt worden. Sie findet sich zwar in den meisten Atlanten, allerdings wird ihr Verlauf nur schematisch angedeutet (vgl. Abbildung 1). Es ist zu vermuten, dass Johann Elert Bode derjenige gewesen ist, der als erster eine Art „Standardverlauf“ in seinem Atlas geprägt hatte (siehe Abbildung 2). Vor ihm hatten Astronomen wie Bayer oder Flamsteed (der sogar ganz auf eine Milchstraßendarstellung verzichtete) wenig Wert auf die Darstellung auch nur der genauen Umrisse gelegt. Hingegen taucht Bodes Milchstraßenverlauf z. B. in späteren Werken wie dem „Atlas des gestirnten Himmels“ von J. J. v. Littrow auf (1839).

 

Abbildung 1: Sternbild Schwan mit stark schematisiertem Milchstraßenverlauf aus Bayers Uranometria [1]

 

Abbildung 2: Darstellung des Sternbildes Schwan nach Bode. Die Milchstraße erscheint hier in ihren Umrissen bereits sehr detailliert und ähnelt modernen Darstellungen. Aus „Vorstellung der Gestirne auf XXXIV Tafeln“ von J.E. Bode, mit freundlicher Genehmigung des Astaria Verlags

 

Die Kritik an solchen Milchstraßendarstellungen galt vor allem der Darstellungsweise, die die äußeren Ränder des Bandes besonders stark betonte und die Textur zur Mitte hin zum Teil sogar schwächer werden ließ – was natürlich in krassem Gegensatz zum tatsächlichen Erscheinungsbild der Milchstraße stand.

Der Erste, der sich ernsthaft um eine exakte Darstellung des visuellen Eindrucks ohne optische Hilfsmittel bemühte, war Eduard Heis. 1872 stellte der Kölner Astronom seinen „Atlas coelestis novus“ vor [2] (Abbildung 3). Heis hatte ganz in der Tradition der „alten Meister“ den Atlas – übrigens zum letzten Mal in der professionellen Astronomie – mit figürlichen Darstellungen ausgeschmückt. Dem Atlas kam aber vor allem im Hinblick auf seine Milchstraßendarstellung eine Epoche machende Stellung zu, denn Heis hatte die Milchstraße bereits um 1845 nach seinen eigenen Beobachtungen mit bloßem Auge gezeichnet, und zwar nicht nur deren Umrisse, sondern vor allem auch die unterschiedliche Helligkeitsverteilung innerhalb des Bandes. Dazu schuf Heis eine fünfstufige Helligkeitsskala, die von den hellsten Regionen (Scutum-Wolke) bis hin zu schwächsten Ausläufern reichte. Heis muss dabei hervorragende Augen und einen sehr dunklen Standort gehabt haben, denn die äußersten Grenzen der Milchstraße findet Heis noch in der Gegend um Wega bzw. im Kleinen Bären – immerhin bei galaktischen Breiten von +20 Grad!

 

Abbildung 3: Milchstraße in der Cygnus-Region nach Heis [2]

 

 

1877 führte der Amerikaner B. A. Gould in Cordoba (Argentinien) Heis’ Werk für südliche Deklinationen (ab d = -35°) in seiner Uranometria Argentina zu Ende (siehe Abbildung 10), wobei er Wert auf eine möglichst ähnliche Darstellungsweise wie Heis legte. Beide Atlanten überlappen sich bis d = +12°, so dass Vergleiche in der Wahrnehmung beider Astronomen leicht angestellt werden können (Abbildung 9).

Scheinbar war mit Heis’ Veröffentlichung ein Bann gebrochen, denn in den Folgejahren häuften sich plötzlich Veröffentlichungen, die die Darstellung des visuellen Milchstraßenverlaufs, wie er dem bloßen Auge erscheint, zum Thema hatten. Bereits 1879 erschien die Uranométrie Générale des Belgiers J. C. Houzeau (Abbildung 4).

 

Abbildung 4: Himmelsausschnitt mit Milchstraßendarstellung nach Houzeau 1878 [3]

 

Houzeau hatte das Kunststück vollbracht, von der Karibikinsel Jamaika aus innerhalb von nur 13 Monaten sämtliche mit bloßem Auge sichtbaren Sterne des gesamten Himmels eigenhändig zu vermessen, um, wie er schreibt, „eine Darstellung des Sternenhimmels zu erreichen, die unter gleichen klimatischen Bedingungen, vom gleichen Beobachter mit dem gleichen mittleren Fehler erstellt wurde“ [3]. Dabei nahm er auch den Milchstraßenverlauf in einer Art Isophotendarstellung mit auf, und damit in einer völlig anderen Weise als Heis. Aufgrund ihrer klaren Formen wird Houzeaus Milchstraßendarstellung in der Folge gerne als „Standardmodell“ der Milchstraße verwendet, was aber auch einige Kritiker auf den Plan rief. Vor allem J. Plassmann wendet sich in [6] gegen diese Art der Darstellung, denn es hat „…zu der Manier geführt, die Milchstraße besonders dort, wo ihr Bau am meisten verwickelt ist, in einzelne helle Felder aufzulösen, die von schwächeren und immer schwächeren in der Gestalt von mehr oder weniger ähnlichen Figuren umgeben sind.“ Formen, die für einen Beobachter von dieser „Flecken-Struktur“ subjektiv abweichen, könnten auf diese Weise gar nicht dargestellt werden.

Tatsächlich spielt die Subjektivität bei verschiedenen Beobachtern eine große Rolle, und es ist spannend zu sehen, wie sich in der Folgezeit erscheinende Milchstraßenzeichnungen im Detail voneinander unterscheiden. Einen äußerst starken Kontrast zu Houzeaus Stil im Sinne von Plassmanns Kritik bilden beispielsweise die Bleistiftzeichnungen von Otto Boeddicker, der als Mitarbeiter des Earl of Rosse auf Birr Castle in Irland 1892 sein Werk veröffentlicht [4] (siehe Abbildung 5). Ausgehend von einer idealen Mittelachse, die dem galaktischen Äquator nahe liegt, gehen zahlreiche Strahlen in die verschiedensten Richtungen; das ganze Milchstraßenbild zeigt eine wolkige, faserige Erscheinung (vgl. auch Abbildung 9). F. Goos nennt Boeddickers Darstellung „wohl die subjektivste Auffassung, die man sich denken kann, bestechend durch die interessanten, oft kometenartigen Formen und die vollendete Zeichentechnik“ [5]. Interessanterweise fehlt im Bereich Cygnus die deutliche Aufspaltung der Milchstraße – das „Great Rift“ – fast völlig, sie wird stattdessen durch viele faserartige Substrukturen überdeckt. Dafür ist die Region um den Nordamerikanebel bei Deneb detailreicher als bei allen anderen Autoren gezeichnet. Überhaupt ist der Strukturierungsgrad bei Boeddickers Darstellung unerreicht.

Es ist übrigens zu vermuten, dass die Fasern und Strahlen, die Boeddicker gesehen haben will, mindestens zum Teil auf ein einfaches Kontrastphänomen zurück zu führen sind: Sehr häufig folgen diese Strahlen nämlich kleinen Sternketten (z. B. südlich des Delphins in Abbildung 5), die dem Beobachter leicht eine Aufhellung des Himmelshintergrundes in diesem Bereich vortäuschen können. Insofern ist Boeddickers Darstellung ein gutes Beispiel dafür, wie leicht sich an der Grenze der Wahrnehmung tatsächliche Sinneseindrücke mit optischen Täuschungen vermischen können!

 

Abbildung 5: Ausschnitt der Cygnus-Region aus Boeddickers Milchstraßenzeichnung [4]. Auffallend ist der wolkige, teils sogar strahlenförmige Helligkeitsverlauf

 

Nur ein Jahr nach Boeddicker veröffentlicht der holländische Amateur Cornelis Easton seine Mappen mit Zeichnungen der Milchstraße [6] (Abbildung 6). Seine Darstellung wirkt, auch durch die relativ grobe Zeichenstruktur, nüchterner als bei Boeddicker. Tatsächlich legt Easton großen Wert auf eine wissenschaftlich verwertbare Wiedergabe des visuellen Milchstraßeneindruckes; so enthält seine Veröffentlichung unter anderem eine Isophotenkarte, die Easton aus seinen Beobachtungen abgeleitet hat. Entsprechend ist der Kontrastumfang seiner Karten geringer als bei Boeddicker, was vor allem in den nur noch schwach strukturierten Außenbereichen auffällt. Aber gerade die Subtilität der Schattierungen macht Eastons Stil reizvoll, die Abbildung wirkt einfach wirklichkeitsnäher.

 

Abbildung 6: Teil von C. Eastons Milchstraßenzeichnung (aus [6])

 

Seine Vollendung erreicht die Kunst der Milchstraßenzeichnung 1920 mit der Veröffentlichung von Antonin Pannekoek [7] (Abbildung 7), der er 1929 als Erweiterung und Abschluss seiner Arbeit noch eine Veröffentlichung über die südliche Milchstraße nachreicht [8].

Der holländische Astronom hatte innerhalb der unglaublichen Zeitspanne von 40 (vierzig!) Jahren nach und nach und mit teils Jahre langen Unterbrechungen Zeichnungen der gesamten nördlichen Milchstraße bis -20° Deklination erstellt.

Pannekoek beschreibt folgendes Verfahren zur Erstellung der Milchstraßenzeichnungen, das ihm besonders geeignet erschien, vor allem die Details gut abzubilden: „Alle Einzelheiten, die an irgend einem gerade vorkommenden Teil der Milchstraße gesehen werden konnten, [wurden] mittels der darin stehenden Sterne […] beschrieben; im Dunkeln wurde alles dann sofort niedergeschrieben. Am nächsten Morgen wurde darauf die oft schwer leserliche Niederschrift kopiert; eine Skizzenzeichnung wurde hinzugefügt und die Sterne wurden identifiziert, wobei die frische Erinnerung gute Dienste leistete. Einmal fertig wurde die Skizze mit Beschreibung aufgehoben und nicht wieder angesehen. […] Inzwischen war auch noch eine Art Beobachtungen hinzu gekommen. Bei den Beschreibungen war allmählich die Gewohnheit angenommen worden, die Helligkeit der einzelnen Objekte durch Zahlen auszudrücken. Diese Helligkeitsschätzungen waren in einer bloß vorgestellten Skale ausgedrückt, die für jeden Abend verschieden war. Nachher wurden diese Schätzungen als eine Beobachtungstätigkeit für sich von den Beschreibungen getrennt; und dann wurde […] die Methode befolgt, eine kleine Zahl von Normalstellen in verschiedenen Teilen der Milchstraße aufzusuchen, diese wiederholt aneinander anzuschließen und damit alle anderen zu beobachtenden Stellen zu vergleichen. Diese Helligkeitsschätzungen sollten gleichsam als zahlenmäßige Grundlage für die spätere Darstellung des Gesamtbildes dienen.“

Abbildung 7: Milchstraßenzeichnung im Gebiet Schwan – Adler nach Pannekoek [7]

Es fällt besonders die Art der Darstellung auf, in der sich Pannekoek von allen anderen Astronomen unterscheidet: Seine Milchstraßenabbildung ist weiß auf schwarzem Grund gezeichnet, während Heis, Boeddicker oder Easton den einfacheren Weg der Lithographie gegangen waren. Dazu benutzte Pannekoek drei in größerem Maßstab angefertigte Zeichnungen, in denen die Töne mit schwarzer Kreide gezeichnet und gewischt wurden; durch ein spezielles fotografisches Reproduktionsverfahren (Zincographie) wurden danach die Negativbilder hergestellt.

Heraus kamen in ihrer Nuancierung einzigartige Milchstraßendarstellungen, die in einer Weise von den stärksten bis zu den allerschwächsten Kontrasten reichen, dass ein Scan oder eine Fotografie diese gar nicht vollständig darstellen kann.

Pannekoeks Arbeit bildet den Gipfel der visuellen Milchstraßenbeobachtung gleich in mehrerer Hinsicht: Neben seinen eigenen drei Zeichnungen veröffentlicht er seine vollständigen detaillierten Beschreibungen. Darüber hinaus stellt er aber vor allem die verschiedenen großen Autoren (neben ihm selbst Easton, Boeddicker und Julius Schmidt, dessen Zeichnungen von Pannekoek an unbekannter Stelle veröffentlicht wurden) gegenüber und mittelt ihre Beobachtungen, indem er eine isophotische „Norm-Milchstraße“ erstellt.

In Pannekoeks Arbeit findet sich weiterhin eine möglicherweise sehr aufschlussreiche Negativzeichnung (Abbildung 8). Sie wurde nicht mit dem bloßen Auge, sondern nach Beobachtungen mit einem Merz-Kometensucher (Öffnung 97 mm) erstellt und zeigt das Gebiet der großen und kleinen Cygnus-Wolke entlang des Körpers des Schwans (der helle Stern links ist Deneb, rechts oben steht Albireo).

 

Abbildung 8: Große und kleine Cygnus-Wolke (Region um den Nordamerikanebel NGC 7000) nach Pannekoeks Beobachtungen mit einem 97mm-Kometensucher

 

Es fallen hier erstaunliche Parallelen zum Zeichnungsstil Boeddickers auf (vgl. Abbildung 5), die vermuten lassen, dass auch dieser entgegen seiner eigenen Aussage optische Hilfsmittel zur Erstellung seiner Zeichnung verwendet haben könnte.

 

In den Jahren nach 1920 folgen dann in zunehmendem Maß Arbeiten, die mit Hilfe der aufkommenden lichtelektrischen Photometrie Isophotendarstellungen der Milchstraße liefern, die nun erstmals deren Helligkeit quantifizieren und von subjektivern Eindrücken unabhängig machen. Damit wird das Ende der wissenschaftlichen Bemühungen um den visuellen Eindruck eingeläutet. In der Zeitspanne zwischen etwa 1930 und den aufkommenden Amateurzeichnungen der heutigen Zeit erscheint 1960 eine einzige Arbeit von Sergei Gaposchkin [9] (Abbildung 10 unten). Während seiner Aufenthalte als Astronom auf dem Mt. Stromlo Observatorium nutzte er zwischen Oktober 1956 und Mai 1957 die Zeit während der Durchführung seiner Beobachtungsprogramme, um von innerhalb der Sternwartengebäude seine Zeichnungen nach seinen Beobachtungen durch den Kuppelspalt hindurch anzufertigen, die er schließlich zu einem Gesamtbild – dem ersten seit Houzeau – zusammenfügte. Auch Gaposchkin zeichnete erst die helleren Sterne ein, um dann die Dunkelwolken der Milchstraße mit einem blauen Stift und die hellen Gebiete rot einzutragen – natürlich alles wiederum in absoluter Dunkelheit! Nach Beendigung der Beobachtungen wurden alle Ergebnisse auf einem zwei Meter langen Blatt Papier eingezeichnet und das Ergebnis drucktechnisch invertiert, so dass eine Darstellung heller Nebel auf dunklem Grund entstand.

Auch Gaposchkin gibt einige Tipps für angehende Milchstraßenzeichner: Der freie Blickwinkel zum Himmel sollte nach seinen Angaben mindestens 60° betragen, das Auge mindestens 15 Minuten adaptiert sein; Helligkeitsschätzungen sollten möglichst an Milchstraßengebieten in ähnlichen Horizonthöhen durchgeführt werden. Auch Gaposchkin schloss seine Helligkeitsschätzungen an selbst definierte Standarhelligkeiten an. Als Referenzhelligkeiten nahm er dabei die Magellanischen Wolken an; die LMC setzte er zu -1 mag, die SMC zu +1,5 mag fest. Danach haben die hellsten Milchstraßenregionen um h Carinae und im Schützen Helligkeiten von -3,5 mag bzw. -3,2 mag.

Zum Schluss sind in Abbildung 9 und 10 die Milchstraßenzeichnungen aller vorgestellten Astronomen in ihrer Gesamtsicht noch einmal gegenüber gestellt. Mit Ausnahme von Pannekoek und S. Gaposchkin stammen die Darstellungen aus [5], es handelt sich also nicht um Originalzeichnungen, sondern um von Goos nachgezeichnete Abbildungen nach den Originalwerken mit verringerter Auflösung.

Abbildung 9: Gegenüberstellung der Milchstraßenzeichnungen verschiedener Autoren. Die Zeichnungen enthalten einige durch die Reproduktion bedingte Artefakte

 

Abbildung 10: Darstellungen der gesamten Milchstraße nach Heis/Gould, Houzeau und S. Gaposchkin

 

Literatur

 

[1] Johann Bayer; Uranometria, 1603

Online-Version unter http://www.lindahall.org/services/digital/sa_uranometria.shtml

[2] J. C. Houzeau; Uranométrie Générale. Annales de l’Observatoire Royal de Bruxelles. Nouvelle Série; Tome 1, Brüssel, 1878

[3] Joseph Plassmann, Probleme der Kosmischen Physik IV: Die Milchstraße, Hamburg, 1924

[4] Otto Boeddicker; The Milky Way form the North Pole to 10° South Declination; London, 1892

[5] F. Goos, M. Wolf; Die Milchstraße; Hamburg, 1921

[6] Cornelis Easton; La voie lactée dans l’hémisphère boreal; Paris, 1893

[7] Antonin Pannekoek; Analen van de Sterrewacht te Leiden XI: Die Nördliche Milchstraße; Leiden, 1920

[8] Antonin Pannekoek; Annalen v/d Bosscha-Sterrenwacht ; vol. 2, 1. gedeelte; Annalen v.d. Bosscha-

Sterrenwacht ; vol. 2, 1. gedeelte, Amsterdam : Druk de Bussy; 1928

[9] Sergei Gaposchkin; The Visual Milky Way; Vistas in Astronomy Volume 3; London, 1960