Wissenschaft: Zwei junge Astronomen erforschen Ursprung von Radiosignalen während Perseidenschwärme
Zwei Achtklässler halten beim Wettbewerb "Schüler experimentieren" die Fahne des Zollernalbkreises hoch: Linus Sorg (13) aus Binsdorf und Till Eissler (14) aus Isingen sind mit Antenne, Kamera und Laptop Radiosignalen der Perseiden auf der Spur.
Geislingen-Binsdorf/Rosenfeld-Isingen. Die beiden Jungen besuchen die achte Klasse des Progymnasiums in Rosenfeld. Beide sind auch Mitglieder der Astronomie-AG.
Till interessiert sich schon seit seiner Grundschulzeit für den Sternenhimmel und ist schon seit der fünften Klasse in der AG. Linus hat ebenfalls früh Gefallen an der Himmelsbeobachtung gefunden und unter anderem die Brittheimer Sternwarte besucht. Der Schul-AG ist er im Februar 2019 beigetreten.
Gemeinsam bildeten sie darin ein Team, um ein "Jugendforscht"-Projekt zu starten. Der die AG leitende Physiklehrer Till Credner riet ihnen, sich mit Radiosignalen zu befassen. Denn zu diesem Thema gab es bisher nur wenige Untersuchungen, insbesondere zu der Frage, zu welchem Zeitpunkt das Signal eigentlich beim Beobachter ankommt.
Das Thema passte auch gut, weil Till Eissler bereits 2018 beim "Meteorcamp" auf dem Berg Schachen bei Münsingen eine besonders helle Sternschnuppe beobachtet und zufällig auch ein begleitendes Radiosignal aufgenommen hatte: "Das klang wie Russisch", erinnert er sich. So entstand das Erkenntnisinteresse: "Woher kommt das Signal – und wann?"
Wer denkt, die beiden Teenager hätten riesige Radioteleskope oder Millionen Euro teure Messinstrumente benutzt, um das herauszufinden, der täuscht sich: Ein guter Laptop, eine Digitalkamera Sony Alpha 7 S II und eine selbst gebaute Antenne genügten ihnen. "Auf diese Weise hat das, so weit wir wissen, noch keiner untersucht", freut sich Linus. "Und es hat funktioniert."
Immer Anfang August sind die Perseiden zu sehen – leuchtende Meteore, kosmische Gesteinssplitter am Nachthimmel, also Sternschnuppen.
Vom 9. bis 13. August nahm Linus am Meteorcamp 2019 teil. Dabei lötete und schraubte er eine Antenne. Ein einfaches Holzstück wurde dabei zur Basis der Konstruktion. Das von der Antenne empfangene elektrische Signal wird über eine Klinkenbuchse in den Audio-Eingang der Kamera gespeist und zusammen mit dem Video-Bild gespeichert.
Zwei Nächte lang hat Linus dann gefilmt und aufgenommen – insgesamt fast zehn Stunden. Rund 30 weitere Stunden saßen er und Till danach gemeinsam zur Auswertung des Videomaterials vor dem Bildschirm.
Sie notierten Zeitpunkt, Dauer und Helligkeit der Sternschnuppen – und die begleitenden Funksignale. Die beiden Jungen haben in den Videos 371 Meteore entdeckt, 160 davon waren tatsächlich von Signalen begleitet.
Diese werden von Sendern auf der Erde abgestrahlt, die auch jenseits des Horizonts liegen können. Meteore dringen mit hoher Geschwindigkeit in die Atmosphäre ein. Durch die Reibung glühen die Luftmoleküle und werden elektrisch geladen. Die so entstehende "Ionisationsspur" wirft auf sie treffende Funksignale zurück auf die Erdoberfläche. "Auf dem Meteor leben also keine Aliens", erklärt Till grinsend dieses Phänomen. Sie stellten weiter fest, dass Signale auch zu messen sind, bevor und nachdem eine Sternschnuppe sichtbar ist. Die Erklärung: Die Helligkeit des Meteors variiert im Verlauf seiner Reise durch die Erdatmosphäre, er ist also teilweise noch nicht oder nicht mehr zu sehen, während das Radiosignal schon oder noch zu hören ist.
Linus und Till berechneten daher die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein sichtbarer Meteor von einem Radiosignal begleitet wird: Diese liegt bei 43,1 Prozent, innerhalb eines Intervalls zwei Sekunden bevor und acht Sekunden nachdem ein Meteor zu sehen ist – aber nur bei 8,2 Prozent, wenn keiner über den beobachteten Himmelsabschnitt rast: "Es ist also fünf Mal wahrscheinlicher, dass ein Radiosignal zu hören ist, wenn man einen Meteor sieht", fasst Linus zusammen.
Ihre Untersuchung, die Dokumentation und die Präsentation der Ergebnisse haben im Februar die Jury von "Jugend forscht" in Altensteig überzeugt: Beim Regionalwettbewerb Nordschwarzwald verliehen deren Mitglieder Linus und Till den ersten Preis in ihrer Altersklasse "Schüler experimentieren".
Eigentlich hätten die Jungen den Zollernalbkreis beim Landeswettbewerb vertreten sollen, der am 23. und 24. April in Balingen geplant war. Erstmals seit 2014 wären mit den Jungen aus Binsdorf und Isingen damit wieder Vertreter einer Schule aus dem Landkreis dabei gewesen. Falls sie dort erneut zu den Besten gehörte hätten, wären sie vom 21. bis 24. Mai zum Finale des Wettbewerbs nach Bremen gereist.
Landes- und Bundeswettbewerb 2020 sind aber vergangene Woche wegen der Coronakrise abgesagt worden. Trotzedem: Die beiden jungen Forscher haben bereits jetzt gezeigt, dass es für wissenschaftliche Erkenntnisse nicht teurer Technik, sondern vor allem Wissbegierde und Zielstrebigkeit bedarf.
Was bringt ihnen die Zukunft? Till Eissler will sich nach der Schulzeit auch beruflich mit der Astronomie befassen. Linus Sorg interessiert sich mehr für Informatik und will das "eher hobbymäßig" weitermachen.