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Astrophysik im kostenlosen Online-Kurs: Sterne, Galaxien und Gravitation

Ein Online-Kurs der Schweizer Universität EPFL erläutert die Grundlagen der Astrophysik. In unserem Interview erzählt uns der Dozent mehr über den Kurs und warum Dunkle Energie immer noch ein ungelöstes Rätsel ist.

Astrophysik im kostenlosen Online-Kurs: Sterne, Galaxien und Gravitation
Bild: guillaumepreat/pixabay

Was ist Schwerkraft?

Dieser videobasierte Online-Kurs bietet interessierten Lernern eine Einführung in die Grundlagen der Astrophysik und erläutert dabei Konzepte wie die Schwerkraft und ihre weitreichenden Einflüsse.

Der Kurs gibt Teilnehmern einen Einblick in die physikalischen Phänomene, die von Sternen und Planeten sowie Galaxien einschließlich der Milchstraße erzeugt werden. Es wird gezeigt, wie man das Universum erforschen kann, indem man die einzige Information verwendet, die es bereitstellt – das Licht.

Der Kurs ist auf Englisch und Französisch verfügbar und wird vom erfahrenen Astrophysiker Professor Frédéric Courbin und seinem Team an der Schweizer Universität EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) geleitet.

Wir interviewten Professor Courbin und er erläuterte dabei mehr über seinen MOOC (massive open online course) – und warum Dunkle Energie und Dunkle Materie nach wie vor die unbekannten Kräfte im Universum sind.

 

"Schwerkraft ist die Kraft, die das Universum formt"

Edukatico: Professor Courbin, ist es richtig, dass die Schwerkraft die dominierende Kraft im Universum ist? Werden die Teilnehmer Ihres MOOC in der Lage sein, Schwerkraft zu verstehen?

Professor Courbin: Schwerkraft ist überall und wirkt auf unendliche Entfernungen. Die Schwerkraft ist verantwortlich für die Form der Objekte im Universum, für ihre Bewegung und für ihre Evolution im Zeitverlauf. Sie ist die Kraft, die das Universum selbst formt.

Als Einführung in die Astrophysik präsentiert dieser MOOC eine einfache Newtonsche Gravitation und keine komplexere Gravitationstheorie mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Aber das ist genug, um viele der Himmelskörper um uns herum zu verstehen, die in der Nähe genauso wie die in Milliarden Lichtjahren Entfernung.

 

Edukatico: Wie ist es mit Dunkler Energie und Dunkler Materie: Was ist das größte Hindernis bisher, diese Phänomene wirklich zu verstehen?

Professor Courbin: Nur 4% des Universums besteht aus "gewöhnlicher Materie", auch bekannt als baryonische Materie. Der Rest der Energie ist Dunkle Materie (etwa 25%) und Dunkle Energie (etwa 71%).

Das Problem mit Dunkler Materie ist, dass wir sie nicht sehen und erkennen können, aber sie reagiert auf die Schwerkraft und erzeugt Schwerkraft. Wir haben daher einen Hinweis auf ihre Verteilung durch ihre Wirkung auf Himmelskörper oder sogar auf Licht aufgrund des Gravitationslinseneffekts.

Die Dunkle Energie soll für die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich sein und wirkt als abstoßende Kraft, die die Schwerkraft ausgleicht. Wir wissen jedoch noch weniger über Dunkle Energie als über Dunkle Materie und nur indirekte Beobachtungen helfen, sie zu verstehen. Falls Einsteins Beschreibung der Gravitation über kosmologische Distanzen nicht vollständig korrekt sein sollte, wäre die Existenz von Dunkler Energie sogar gar nicht nötig, um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären.

Das Haupthindernis in der Kosmologie ist derzeit, dass viele verschiedene und wenig bekannte Phänomene auf ähnliche Weise Beobachtungen beeinflussen. Folglich ist es sehr schwierig herauszufinden, welches physikalische Phänomen für welche Beobachtung verantwortlich ist.

Es ist, als würde man versuchen, die Form eines Objekts aus der Form seines Schattens zu erraten: Wenn Sie nicht wissen, wo die Sonne ist, können Sie diese Frage nicht beantworten.


Intro zum Astrophysik Online-Kurs

 

"Die Teilnehmer können die Grundlagen verstehen, ohne komplexe Berechnungen durchführen zu müssen"

Edukatico: Was sind weitere wichtige Themen, die in Ihrem Online-Kurs behandelt werden?

Professor Courbin: Der Kurs deckt ein sehr breites Spektrum von Themen ab, von der Entstehung von Sternen, Planeten und Galaxien bis hin zur Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Er stellt zudem einige Elemente der Kosmologie vor.

Jedes Thema wird in einer vereinfachten, aber dennoch realistischen Weise behandelt, so dass die Teilnehmer die Grundlagen auch ohne lange und komplexe Berechnungen verstehen können. Lediglich einige wenige Videos sind etwas technischer.

In vielen Fällen stellt der Kurs auch die Verbindung zwischen theoretischen Vorhersagen und Beobachtungen her. Letztere werden mit Teleskopen über einen breiten Wellenlängenbereich gemacht, von Röntgenstrahlen über das sichtbare Licht bis hin zu Radiowellen.

 

Edukatico: Wer kann an Ihrem Kurs teilnehmen? Ist er eher für Studenten oder für die breite Öffentlichkeit gedacht?

Professor Courbin: Grundlegende Mathematik- und Physikkenntnisse werden vorausgesetzt. Der Kurs ist auf Universitätsniveau, wird aber in vereinfachter Form präsentiert.

An manchen Stellen kann das Mathematik- und Physiklevel zwar über das hinausgehen, was in der allgemeinen Öffentlichkeit normalerweise bekannt ist. Aber insgesamt können 50% des Kurses mit guten Schulkenntnissen bzw. Erstsemesterkenntnissen verstanden werden.

 

Edukatico: Ihr Kurs ist auf Französisch und Englisch verfügbar. Ist der Inhalt jeweils identisch? Gibt es noch weitere Sprachen?

Professor Courbin: Ja, der Inhalt ist der gleiche. Tatsächlich handelt es sich bei der englischen Version eher um eine Synchronisation als um eine echte englische Version (die es erforderlich machen würde, alles wieder im Studio aufzunehmen).

Ich spreche zwar auch Spanisch, also könnte ich den Kurs prinzipiell auch in dieser Sprache machen, aber auch hier müsste eben alles neu aufgenommen werden. Das Synchronisieren in weiteren Sprache bleibt jedoch eine Möglichkeit.

 

Edukatico: Danke für diesen Überblick und weiter viel Erfolg für Ihren MOOC!

 

Der Online-Kurs in Astrophysik wird als MOOC (massive open online course) auf der edX-Plattform angeboten.

Der Kurs ist kostenlos für Lernende und hatte bereits 14.000 Teilnehmer aus 130 Ländern (8.000 in der französischen Version und 6.000 in der englischen Version, die vor einem Jahr veröffentlicht wurde). Die Teilnehmer sind im Durchschnitt 25 Jahre alt und 30% der Lernenden sind Frauen.

 

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13.12.2017