Eine 24-jährige Doktorandin entdeckte ein seltsames Signal – und damit die größte Entdeckung der Astronomie

Es war ein winziger Kringel auf einem Streifen Registrierpapier, leicht zu übersehen. Doch die 24-jährige Doktorandin, die ihn Mitte 1967 entdeckte, wusste sofort, dass er dort nicht hingehörte. Jocelyn Bell Burnell hatte jede Nacht hunderte Meter Daten eines neuen Radioteleskops an der University of Cambridge von Hand analysiert. Das Instrument, ein Feld aus Holzpfosten und Drähten, das sich über vier Morgen erstreckte, war dafür konzipiert, das Flackern ferner Radioquellen zu untersuchen. Was sie stattdessen sah, war eine Abfolge von Pulsen, die aus demselben Himmelsausschnitt mit einer tickenden Regelmäßigkeit eintrafen, die schon fast mechanisch wirkte.

Ihr Betreuer, Antony Hewish, hielt es für Störungen durch einen nahegelegenen Sender. Bell Burnell war nicht überzeugt. Sie durchsuchte die Aufzeichnungen weiter und fand das Signal erneut – einen unerschütterlichen Puls alle 1,337 Sekunden. Als sie Hewish die Beweise zeigte, war die erste Reaktion des Teams Ungläubigkeit. Sie bezeichneten die Quelle scherzhaft als „LGM-1“, für „Little Green Men“ (kleine grüne Männchen). Der Name war ein Scherz, doch die Daten waren todernst.

Wie eine 24-jährige Doktorandin das Signal entdeckte, das zu Pulsaren wurde

Bell Burnells Entdeckung kam nicht durch einen plötzlichen Heureka-Moment. Sie hatte wochenlang die Ausdrucke des Interplanetary Scintillation Array studiert, eines Teleskops, das täglich etwa 30 Meter Papier produzierte. Das Array bestand aus über 1.000 Dipolantennen, die auf einem Feld verteilt waren und Veränderungen der Radiohelligkeit kosmischer Quellen aufzeichneten, während der Sonnenwind durch sie hindurchzog. Der Output des Teleskops war rein analog – es gab keinen digitalen Computer, der Anomalien hätte markieren können –, sodass das Erkennen eines Signals bedeutete, das Auge darauf zu trainieren, zu unterscheiden, was normal war und was nicht.

In jenem Sommer bemerkte Bell Burnell eine schwache Markierung, die nicht ganz zufällig erschien und etwa einen halben Zentimeter Papier einnahm. Es bedurfte wiederholter Beobachtungen, bis sie sich selbst davon überzeugen konnte, dass es real war. Der Puls war zu schnell für einen Stern, zu stabil für einen Planeten und stammte von einer festen Himmelskoordinate. Als Hewish und das Team irdische Störungen und umlaufende Satelliten ausschlossen, erschien die einzig verbleibende Erklärung – ein künstliches Leuchtfeuer einer außerirdischen Zivilisation – gleichermaßen verlockend wie absurd.

Innerhalb weniger Wochen fand Bell Burnell drei weitere solcher pulsierenden Quellen in anderen Himmelsregionen. Die Alien-Hypothese zerfiel. Wenn mehrere Zivilisationen auf gegenüberliegenden Seiten der Galaxie alle mit bemerkenswerter Beständigkeit auf Radiowellenlängen signalisierten, müssten sie unter einer Decke stecken. Die plausiblere Erklärung, so wurde dem Team klar, war, dass sie auf eine völlig neue Art von astronomischem Objekt gestoßen waren.

Die Geburt einer neuen Klasse von Sternobjekten

Physiker identifizierten die Signale bald als von Neutronensternen stammend – den kollabierten Kernen massereicher Sterne, die ihre äußeren Schichten in Supernova-Explosionen abgestoßen haben. Diese Objekte mit einem Durchmesser von nur 20 Kilometern vereinen mehr Masse als die Sonne in einer Kugel, die so dicht ist, dass ein Teelöffel davon Milliarden Tonnen wiegen würde. Während sie rotieren, schleudern Magnetfelder, die Billionen Mal stärker als die der Erde sind, geladene Teilchen in schmale Strahlungsbündel, die durch den Kosmos fegen. Zeigt einer dieser Strahlen auf die Erde, sehen wir einen Puls – ähnlich dem Leuchten eines Leuchtturms.

Die Entdeckung von Pulsaren bewies, dass Neutronensterne real sind und nicht nur theoretische Kuriositäten. Sie eröffnete ein neues Gebiet der Astrophysik, das sich mit dem Verhalten von Materie bei nuklearen Dichten und unter unvorstellbarer Schwerkraft befasst. In den Jahrzehnten seither sind Pulsare zu Laboratorien für die Erforschung der allgemeinen Relativitätstheorie, der Sternentwicklung und sogar der Struktur der Raumzeit geworden. Einige Millisekundenpulsare rotieren hunderte Male pro Sekunde mit einer Stabilität, die mit Atomuhren konkurriert, was sie zu exquisiten Instrumenten für den Nachweis von Gravitationswellen macht.

Ein Nobelpreis-Versäumnis, das in der Wissenschaft nachhallt

Im Jahr 1974 wurde der Nobelpreis für Physik an Hewish und seinen Kollegen Martin Ryle für ihre Arbeit an Radioteleskopen und die Entdeckung der Pulsare verliehen. Bell Burnell, die 24-jährige Doktorandin, die das Signal als Erste entdeckt hatte, war nicht dabei. Die Entscheidung entfachte eine Debatte über wissenschaftliche Anerkennung, die bis heute nicht abgeebbt ist. Sir Fred Hoyle, der berühmte Astronom, kritisierte das Komitee öffentlich und argumentierte, Bell Burnells entscheidende Rolle sei übersehen worden. Viele Wissenschaftshistoriker stimmen darin überein, dass Hewish zwar das Instrument entwarf und die Beobachtungskampagne leitete, es aber Bell Burnell war, die die Anomalie erkannte und ihr hartnäckig nachging.

Das Versäumnis wurde zu einem Prüfstein für Diskussionen über Gender und Anerkennung in der Wissenschaft. Bell Burnell selbst hat jegliche Ungerechtigkeit stets heruntergespielt und darauf hingewiesen, dass sie damals Studentin war und der Nobelpreis normalerweise an hochrangige Persönlichkeiten geht. „Ich glaube, es würde die Nobelpreise abwerten, wenn sie an Forschungsstudenten verliehen würden, außer in sehr außergewöhnlichen Fällen“, sagte sie Jahre später der BBC. Dennoch verdeutlicht der Vorfall, wie die Arbeit von Nachwuchsforschern – insbesondere von Frauen – bei großen Entdeckungen unsichtbar gemacht werden kann.

Das Erbe des Signals, das eine 24-jährige Doktorandin vor 60 Jahren entdeckte

Fast sechs Jahrzehnte später treibt Bell Burnells „kleiner Kringel“ weiterhin Spitzenforschung voran. Astronomen kennen heute mehr als 3.000 Pulsare, von denen jeder ein leuchtender Überrest einer stellaren Katastrophe ist. Forscher nutzen sie, um die Galaxie zu kartieren, kosmische Entfernungen zu messen und Theorien über das endgültige Schicksal der Materie zu testen. Der erste indirekte Beweis für Gravitationswellen stammte 1974 von einem binären Pulsarsystem, das von Russell Hulse und Joseph Taylor entdeckt wurde – eine Erkenntnis, die einen eigenen Nobelpreis einbrachte und Einsteins allgemeine Relativitätstheorie in einem neuen Bereich bestätigte.

Bell Burnells eigene Karriere florierte. Sie leitete bedeutende Observatorien, setzte sich für Diversität in der Physik ein und erhielt 2018 den mit 3 Millionen Dollar dotierten Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics. Sie spendete die gesamte Summe, um Stipendien für Frauen, ethnische Minderheiten und Flüchtlinge zu finanzieren, die Physik studieren – eine Entscheidung, die allgemeine Bewunderung hervorrief. Ihre Geschichte, vom Weg der Studentin, die auf Kritzeleien starrte, bis zur verehrten Persönlichkeit der Astronomie, bleibt eine der fesselndsten Erzählungen der modernen Wissenschaft.

Das Signal, das eine 24-jährige Doktorandin in einem engen Labor in Cambridge entdeckte, tat mehr als nur eine neue kosmische Spezies zu enthüllen. Es bewies, dass das Universum, selbst bei seinen extremsten Sterbeprozessen, erstaunliche Leuchtfeuer hervorbringen kann, die uns durch die Dunkelheit leiten.

Quellen

• Nature (Artikel von 1968 zur Ankündigung der Pulsar-Entdeckung)
• Archiv der University of Cambridge zu Jocelyn Bell Burnell
• Ankündigung der Breakthrough Prize Foundation (2018)
• BBC-Interviews mit Bell Burnell