Warum das James-Webb-Weltraumteleskop eine Methode aus dem 13. Jahrhundert nutzt, um Exoplaneten zu entdecken

Es war schwer, sich gegen Aristoteles zu behaupten, insbesondere in einer Zeit, in der es noch keine Teleskope gab. Stellen Sie sich vor, wie überzeugt Sie von Ihrer Denkweise sein müssen, dass die Physik sogar 800 Jahre später noch Anwendung findet. Das ist die Geschichte von Richard Fishacre.

James Webb Space Teleskop — Das James-Webb-Weltraumteleskop während seiner Bauphase.

Das 2021 gestartete James Webb Space Telescope (JWST) ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das Objekte beobachten kann, die für seine Vorgänger zu weit entfernt oder zu schwach sind. Aber selbst die neuesten Technologien basieren auf denselben physikalischen Grundprinzipien, und das JWST bildet da keine Ausnahme. Bei der Erforschung entfernter Exoplaneten und der Aufdeckung ihrer Zusammensetzung nutzt das JWST dieselben Prinzipien, mit denen der Mönch Richard Fishacre im 13. Jahrhundert bewies, dass Aristoteles Unrecht hatte.

Wer war Richard Fishacre?

Fishacre war ein Dominikanermönch, der in den 1240er Jahren Theologie an der Universität Oxford lehrte. Ohne Zugang zu Teleskopen oder himmlischen Gesteinsproben war Fishacre der erste, der Aristoteles' Idee, dass Planeten und Sterne aus einem besonderen „fünften Element“ bestehen, verwarf.

Vor Fishacre glaubten mittelalterliche Physiker an Aristoteles' Theorie, dass die vier Elemente (Wasser, Feuer, Erde und Luft) nur auf unserem Planeten existierten und der Rest des Universums aus einem unveränderlichen und perfekten fünften Element bestand, das als quinta essentia oder Quintessenz bezeichnet wurde.

Gemäß dieser Theorie ist die Quintessenz vollständig transparent und besteht aus den neun konzentrischen Himmelssphären um die Erde, zusammen mit den Planeten und Sternen darin. Fishacre widerlegte dies jedoch anhand der Logik hinter der Entstehung von Farben und dem Verhalten von Licht.

Die Logik von Fishacre

Fishacre folgerte, dass Farben mit undurchsichtigen Körpern in Verbindung standen und diese aus mindestens zwei der vier Grundelemente bestanden. Als er zum Himmel hinaufblickte, bemerkte Fishacre, dass die Planeten Mars und Venus unterschiedliche Farben hatten und daher ebenfalls aus den irdischen Elementen bestanden.

Unter Bezugnahme auf den Mond, das nächstgelegene Himmelsobjekt, sagte Fishacre, dass dieser eine deutliche Farbe habe und es schaffe, den Mond zu verdecken. Wenn er tatsächlich aus Quintessenz bestehen würde, die transparent ist, dann müsste das Licht der Sonne ihn durchdringen. Da dies jedoch nicht der Fall ist, besteht der Mond ebenso wie die übrigen Planeten und Sterne aus irdischen Elementen.

Fishacres Ansichten wurden von seinen Zeitgenossen verspottet, aber die Fortschritte in der Physik im Laufe der Jahre haben gezeigt, dass er Recht hatte. Tatsächlich nutzt das JWST fast 800 Jahre nach seinem Tod das Prinzip von Farbe und Licht, um zu bestimmen, was die Farbvariationen von Exoplaneten in einer Entfernung von bis zu 244 Lichtjahren verursachen könnte.

Kürzlich stellte das Forschungsteam des JWST anhand von Fishacres Dissertation fest, dass die Atmosphäre eines Neptun-ähnlichen Exoplaneten um den K-Stern TOI-421 Wasser und Schwefeldioxid enthält. Die Herausforderung, die der Mönch im 13. Jahrhundert an die wissenschaftliche Orthodoxie stellte, hat uns in gewisser Weise zu dem gebracht, was wir heute über das Universum wissen.