Der Astrophysiker Stefan Gillessen übers Forschen: »Erkenntnisse entstehen, indem wir uns hochkorrigieren«
2020 erhielt Reinhard Genzel für seine Beobachtungen des schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße den Physiknobelpreis. In Interviews verwies der Direktor des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik immer wieder voll Stolz auf sein Team, zu dem auch Astrophysiker Stefan Gillessen gehört. Ein Gespräch über das Glück, Jahrzehnte an einer Sache arbeiten zu können und die Frage, was Forschergruppen herausragend macht. Fotos: Gerald von Foris
Herr Gillessen, wann wurde Ihnen erstmals klar, dass Reinhard Genzel Chancen auf einen Nobelpreis hat?
Ich war noch Doktorand in Heidelberg, als ich 2002 zum ersten Mal Herrn Genzels Messungen aus dem Zentrum unserer Milchstraße sah. Sofort waren mir zwei Dinge klar: Das ist nobelpreiswürdig und sollte ich je bei Herrn Genzel arbeiten dürfen, wäre ich ein glücklicher Mensch.
Herr Genzel verfolgt seit 1992 die Laufbahn eines bestimmten Sterns im Zentrum der Milchstraße. Die Form der Laufbahn wies darauf hin, dass sich dieser Stern mit großer Wahrscheinlichkeit um ein schwarzes Loch bewegt.
Nicht nur das: Durch die Umlaufbahn von S2, wie der Stern heißt, ließ sich auch die Masse des Schwarzen Loches berechnen, die damals mit ungefähr dreieinhalb Millionen Sonnenmassen angegeben wurde.
Tatsächlich bewarben Sie sich nach Ihrer Promotion bei Herrn Genzel. Können Sie genauer den Reiz beschreiben, den seine Arbeit bei Ihnen auslöste?
Mich reizte die Tatsache, dass Herr Genzel am Himmel eine Wissenschaft betreibt, die sich so anfühlt wie ein Laborexperiment. In der Astronomie gibt es nicht viele Bereiche, in denen das möglich ist. Genzels Team baute von Beginn an seine eigenen Messinstrumente. Zugleich wurde mir mit der Publikation von 2002 klar, wie viel es auf dieser Basis noch zu erforschen gibt. Damals war die Zeit, die S2 für einen Lauf um das schwarze Loch benötigt, auf gerade einmal sieben Monate genau bestimmt. Heute kennen wir die Umlaufzeit auf einen halben Tag genau und wir wissen auch, dass das schwarze Loch 4,3 Millionen Sonnenmassen schwer ist.
Die eigentliche Arbeit begann also mit dem Wissen, dass sich dort im Zentrum ein schwarzes Loch befindet.
Ja. Wenn es nur darum gegangen wäre, die siebte Nachkommastelle eines Forschungsergebnisses zu korrigieren, wäre mir die Arbeit vielleicht nicht so spannend erschienen. Ich sah aber, dass Genzels Team die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein testen will und gerade am Anfang steht. Das schien mir sehr spannend.
2004 stießen Sie dann wirklich zur »Galactic Center«-Gruppe am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in München. Wie haben Sie die Bekanntgabe der Nobelpreisgewinner vergangenen Oktober erlebt?
Ich saß morgens mit zwei Kollegen im Besprechungsraum. Wir waren die Ersten, die Herrn Genzel nach dem Anruf aus Schweden sahen. Er kam aus seinem Zimmer, sichtlich bewegt und sprachlos. Erst im dritten Anlauf brachte er einen verständlichen Satz zusammen und sagte, dass sein Name in 15 Minuten vom Nobelkomitee erwähnt werden würde.
Das war der 6. Oktober.
Ja, es ist immer ein Dienstag, an dem der Physiknobelpreis bekannt gegeben wird. Und der Anruf begann tatsächlich mit den Worten »This is Stockholm«.
Was ist seither geschehen?
Uns erreichte eine Unmenge an Vortragsanfragen und an journalistischen Anfragen, aber auch viele Nachrichten von Privatpersonen. Wir gaben die Devise aus, dass wir jede Mail und jedes Anliegen beantworten, ganz gleich ob von einer Schülerin oder vom Bundespräsidenten. Vorträge an der Kinderuniversität nimmt dann vielleicht nicht Reinhard Genzel selbst wahr, die werden innerhalb unserer Gruppe weitergereicht. Viele Anfragen von Schülern beantworten unsere jüngeren Wissenschaftler.
»Galilei war ein Pionier und erkundete neues Terrain, indem er Klarheit schaffte, wo vorher Unklarheit war. Das ist es auch, was mich persönlich antreibt: Ich möchte Dinge zum ersten Mal sehen und Klarheit gewinnen.«
Können Sie quantifizieren, wie viele Mails ihr Team beantwortete?
Reinhard Genzel sagte, allein er habe in der Zeit nach Bekanntgabe des Preises weit mehr als 1 000 ernsthafte E-Mails zu beantworten gehabt.
Ein halbes Jahr ist nun vergangen. Welcher Moment war aus Ihrer Sicht der schönste?
Schön war natürlich die Verleihung des Nobelpreises, zu der wegen Corona der schwedische Botschafter in die Bayerische Staatskanzlei kam. Ich war eingeladen, mitzukommen. Noch schöner war aber tatsächlich die Abendessenseinladung von Herrn Genzel für seine engsten Mitarbeiter. Es ist vielleicht das größte Lob, wenn einen der Chef zum selbstgekochten Essen einlädt – er ist ein ausgezeichneter Koch.
Darf ich fragen, was es gab?
Viel! Dreh- und Angelpunkt des Menüs war ein Hirschragout. Herr Genzel hatte auch einen Wein parat, den er zu Beginn seiner Messungen Anfang der neunziger Jahre gekauft hatte.
Von wie vielen Menschen reden wir, wenn wir über das Team sprechen, das am Zentrum der Milchstraße forscht?
In Reinhard Genzels Gruppe am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik gibt es drei wissenschaftliche Teams, die strategisch und instrumentell zusammenarbeiten. Eines davon ist das »Galactic Center Team«. Dort arbeiten stets etwa zwölf Leute, von denen vier, so wie ich, fest angestellt sind. Vor allem wir Festangestellten beschäftigen uns teils seit Jahrzehnten mit dem galaktischen Zentrum.
Eine Beharrlichkeit, die nicht überall in der Wissenschaft möglich ist.
Für unser Forschungsgebiet ist sie allerdings entscheidend. Unsere Gruppe beobachtet seit 1992 den Stern S2, der gut 16 Jahre für eine Umrundung des schwarzen Loches benötigt. Aber nicht nur wegen der langen Umlaufdauer ist die Stabilität des Teams so wichtig. Es kann bis zu zehn Jahre dauern, ehe ein neues Instrument fertig ist, mit dem wir das Galaxienzentrum besser beobachten können. Wären wir alle nur mit Zeitverträgen beschäftigt, wie es in der Wissenschaft häufig der Fall ist, ginge unterwegs viel Wissen verloren. Wer so arbeitet wie wir, braucht Wissensträger, die die gesamte Spanne des Vorhabens im Blick haben.
Was bedeutet es, wenn Sie Ihre Beobachtungsinstrumente selbst bauen?
Herr Genzel baute Anfang der Neunziger mit seinem Team eine der ersten Infrarotkameras, mit der sich Lichtwellen im infraroten Bereich detektieren lassen. So konnte er erstmals ins Zentrum der Milchstraße blicken. Dieses Vorgehen zeichnet unsere Gruppe aus und verschafft uns immer wieder einen Vorteil: Wir benutzen keine vorhandenen Instrumente, wir konstruieren neue Instrumente mit Eigenschaften, die wir brauchen.
In einem Onlinevortrag für die Junior-Uni Wuppertal beschrieben Sie kürzlich sehr anschaulich Ihre Arbeit. Mit einem klassischen Teleskop, so erklären Sie dort, wäre ein Blick ins Milchstraßenzentrum wegen des vielen Staubes nie möglich.
Ja, auf Bildern der Milchstraße sehen Sie dunkle Staubwolken, die uns die Sicht versperren. Besonders ärgerlich ist, dass die Menge an Staub zwischen uns und dem galaktischen Zentrum nicht dicker ist als ein Blatt Papier.
Woher wissen Sie das?
Weil wir mit unserem Infrarotdetektor die Wärmestrahlung aus dem Zentrum sehen können. Wäre der Staub zwischen uns und dem Zentrum zum Beispiel so dick wie eine Hauswand – wir könnten nichts von dieser Infrarotstrahlung sehen.
»Denke dir nach Möglichkeit deine Werkzeuge selbst aus oder versuche zumindest zu verstehen, was ein bestimmtes Programm oder Instrument macht, das du verwendest. So entsteht tiefe Einsicht.«
Nach meinem Wissen war Reinhard Genzel einer der Ersten, der vormals unzugängliche Infrarotdetektoren des US-Militärs für seine Beobachtungen nutzte.
Ja, lange Zeit waren diese Detektoren der militärischen Verwendung vorbehalten. Charles Townes, ein Mentor von Reinhard Genzel aus den USA und selbst Nobelpreisträger, machte dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik einen der ersten Infrarotdetektoren zugänglich, der in der Astronomie genutzt wurde. So konnte Herr Genzel zum ersten Mal wirklich ins Milchstraßenzentrum sehen.
Das klingt so einfach.
Das war es natürlich nicht. Wir müssen zum Beispiel sehr weit hineinzoomen, um im Zentrum etwas erkennen zu können. Dabei entsteht ein Problem, das Hobbyastronomen auch mit kleinen Teleskopen haben: Je tiefer Sie zoomen, desto mehr verschwimmt durch die unruhige Luft in der Erdatmosphäre das Bild. Wir setzten uns deshalb mit Techniken wie Speckle-Interferometrie und adaptiver Optik auseinander und statteten unsere Instrumente mit beweglichen Spiegeln aus, die diesem Problem mit Computerhilfe begegnen. So konnten wir die Einflüsse der Erdatmosphäre ausschalten. Das Ergebnis unserer Messungen hätten wir dann auch Newton geben können …
Der Forscher Isaac Newton beschrieb im 17. Jahrhundert das nach ihm benannte Gravitationsgesetz.
Auch er hätte mit unseren Zahlen die Masse des schwarzen Loches errechnen können. Daran erkennen Sie, wie technikgetrieben unsere Arbeit ist.
Lassen Sie uns über die Arbeit Ihres Teams sprechen. Wie beginnt der Tag?
Früh morgens versuche ich möglichst viele E-Mails zu beantworten – oder selbst Fragen an Kollegen zu schicken. Etwas später treffen sich dann viele Wissenschaftler zu einer Kaffeerunde. Das ist die Zeit, in der im lockeren Gespräch ganz viele Informationen fließen. Über die Woche hinweg treffen sich außerdem zig Sub-Gruppen und sprechen über die Wissenschaft oder den Instrumentenbau. In diesen Treffen reden zum Beispiel ein Elektroniker, ein Optiker, ein Physiker oder auch ein Softwareingenieur miteinander.
Sie arbeiten demnach in crossfunktionalen Teams.
Ja, jeder bringt eine andere Spezialisierung mit. Darüber hinaus setzen sich die fest angestellten Mitarbeiter jeden Monat mit Herrn Genzel im Leitungsteam zusammen. In diesem Meeting diskutieren wir die wissenschaftliche Ausrichtung, dort hört Herr Genzel, was wir denken und holt sich Rat. Wenn wir bei einem Thema keinen Konsens dazu finden, wie wir weitermachen wollen, stimmen wir ab. Verantwortlich ist im Zweifelsfall natürlich der Direktor.
Entwickelt sich die Forschungsrichtung des Instituts entlang der persönlichen Interessen des Leitungsteams oder entlang dessen, was sich als erfolgreich erweisen könnte?
Entlang dessen, was sich als erfolgversprechend erweisen kann. Herr Genzel hat einen unglaublich guten Riecher dafür, in welche Technologie wir investieren sollten, welche Fragestellungen relevant sind, welcher Versuch in den kommenden zehn Jahren unsere Mühen wert sein könnte.
Wie sieht das in der Praxis aus, wie entscheiden Sie, ob Sie an einem bestimmten Thema arbeiten?
Alle zwei Jahre verbringen wir eine Klausurwoche auf Schloss Ringberg, der Tagungsstätte der Max-Planck-Gesellschaft am Tegernsee. Etwa ein halbes Jahr vorher teilen wir bis zu 15 Themengebiete im Team auf und recherchieren. Jeder arbeitet sich in die Gebiete ein, derer er sich angenommen hat, sichtet die wesentlichen Forscherinnen und Forscher und ihre Papers, liest Übersichtsartikel, aus denen sich der Stand der Forschung ergibt. Im Lauf der Klausur trägt jeder seine Erkenntnisse vor und wir überlegen gemeinsam, in welches Feld es sich lohnt zu investieren, welches Instrument wir in den folgenden Jahren bauen.
Woran bemessen Sie, ob etwas interessant ist?
Wir fragen uns, ob es neu ist? Wenn ich ein neues Gebiet eröffne, wie es Herr Genzel mit der Einführung der Infrarotastronomie geschafft hat, dann ist dieser Bereich automatisch interessant, weil dort alles zum ersten Mal geschieht. Denken Sie an Galileo Galilei zum Beginn des 17. Jahrhunderts: Egal, was er mit dem von ihm erfundenen Teleskop gesehen hätte, jede seiner Beobachtungen wäre diskussionswürdig gewesen. Er war ein Pionier und erkundete neues Terrain, indem er Klarheit schaffte, wo vorher Unklarheit war. Das ist es auch, was mich persönlich antreibt: Ich möchte Dinge zum ersten Mal sehen und Klarheit gewinnen.
Welches neue Forschungsgebiet eröffnet sich Ihrem Team zurzeit?
Einer der größten Schritte ist sicher, dass wir mithilfe der Interferometrie die vier großen Teleskope des »European Southern Observatory« auf dem Berg Paranal in Chile zusammengeschlossen haben, um ein einziges großes Teleskop von 120 Metern Durchmesser nachzuahmen. Es ist kaum zu glauben, dass das funktioniert – ein Wunder im Grunde. Mit »Gravity«, wie diese Anordnung heißt, können wir und alle beteiligten Astronomen zehnmal detaillierter in den Weltraum sehen.
Herr Genzel bringt seinem Team, zu dem Sie gehören, sehr viel Wertschätzung entgegen. Gleich in einem der ersten Interviews nach dem 6. Oktober sprach er von seinem »Champions League-Team«.
Ja, sein Erfolg beruht nicht zuletzt auf seinem Teambuilding.
Was macht dieses Teambuilding aus?
Wir arbeiten uns gemeinsam an Problemen ab. Nicht der Einzelne möchte glänzen, sondern das Team. Das ist ihm und uns sehr wichtig.
Was haben Sie von Reinhard Genzel gelernt?
Dass es zu etwas führt, wenn wir Projekte mit Systematik und Fleiß angehen.
Gibt es eine Eigenschaft oder eine Arbeitsweise, die Ihnen bei Herrn Genzel besonders aufgefallen ist?
Er ist bis heute kein Verwaltertyp, er ist trotz seiner vielen Arbeit als Direktor Wissenschaftler geblieben. Er schaut sich die Daten wirklich an und das macht es natürlich angenehm, mit ihm zu reden.
»Wir arbeiten zusammen wie die Spieler eines guten Fussballclubs.«
Was genau bedeutet das im Alltag?
Ich berichte ihm nicht, was ich in den Daten gesehen habe, sondern wir schauen die Daten gemeinsam an und diskutieren. Herr Genzel kann alles bewerten, was unser Team tut. Wo andere Institutsleiter ihrer Arbeit enthoben sind, steht er auf Augenhöhe.
Herr Genzel sagte auch, dass Sie und Ihre Kollegen woanders leicht Professuren bekommen könnten. Warum bleiben Sie?
Das hat damit zu tun, dass die Arbeit unglaublich viel Spaß macht, dass die Themen spannend sind und dass wir in der Max-Planck-Gesellschaft ein ideales Umfeld vorfinden. Ein anderes wichtiges Element habe ich schon angesprochen: Wir arbeiten zusammen wie die Spieler eines guten Fussballclubs. Mein Kollege Herr Eisenhauer zum Beispiel ist wirklich genial im Instrumentenbau. Ihn an Bord zu haben ist eine Freude und auch eine Beruhigung, weil ich im Instrumentenbau garantiert nicht so gut bin.
Welcher Teil Ihrer Arbeit macht Ihnen besonders viel Freude?
Ich mag es, gemeinsam mit anderen etwas zu entwickeln und die entstehenden Daten auch selbst zu verstehen und zu analysieren. Diese Schaltstelle zwischen Bau und Analyse, die finde ich besonders spannend.
Was ist Ihre Stärke?
Ich bin Spezialist für Datenanalyse. Außerdem bin ich sehr persistent und bleibe mit Interesse und Ausdauer am Thema, auch über Jahrzehnte hinweg. Natürlich habe ich inzwischen Doktoranden, die mit mir arbeiten. Durch meine Betreuung aber bleibt unser Datensatz homogen und über Jahrzehnte verwendbar. Unser Wissen liegt dadurch nicht verstreut, es reichert sich an.
Empfinden Sie das Entstehen von Erkenntnis als Akkumulation vieler Mini-Erkenntnisse oder als langes Zulaufen auf eine große Erkenntnis?
Erkenntnis entsteht nicht auf einen Schlag, Erkenntnisse entstehen, indem wir uns hochkorrigieren. Wir schmeißen laufend schlechte Ergebnisse weg, um sie durch bessere zu ersetzen.
Was geben Sie Ihren Doktoranden mit auf den Weg?
Denke selbst und habe den Mut, alles selbst zu machen. Denke dir nach Möglichkeit deine Werkzeuge selbst aus oder versuche zumindest zu verstehen, was ein bestimmtes Programm oder Instrument macht, das du verwendest. So entsteht tiefe Einsicht.
Fotos: Gerald von Foris
Hinweis: Vom Fotografen Gerald von Foris erschienen jüngst zwei Bildbände, die wir hier vorstellen und freundlich zum Kauf empfehlen.