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Die Geheimnisse elliptischer Galaxien

Velocity map von M87.

Die Geheimnisse elliptischer Galaxien

12. September 2014. Astronomen, unter ihnen Davor Krajnović vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), haben herausgefunden, dass Sterne in großen, elliptischen Galaxien entgegen bisher...

Lange waren die Wissenschaftler davon ausgegangen, dass sich Sterne in elliptischen Galaxien, anders als in Scheibengalaxien, isoliert bewegen und kein gemeinsames Bewegungsmuster haben. Mit den neuen MUSE-Daten konnte jetzt das Gegenteil bewiesen werden: Die Sterne der elliptischen Galaxie M87 (NGC4486) im Zentrum des Virgo-Galaxienhaufen umlaufen – wenn auch recht langsam – gemeinsam das Zentrum der Galaxie. Darin ähneln sie den Sternen kleinerer, scheibenförmiger Galaxien. Ihre Bewegungsgeschwindigkeit ist mit einem Durchschnittswert von 10 bis 20 km/s extrem niedrig, auch wenn sich einzelne Sterne von M87 deutlich schneller bewegen. Die Sonne oder auch andere Sterne, die sich im Umkreis des Sonnensystems befinden, umkreisen beispielsweise mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 210 bis 240 km/s das Zentrum der Milchstraße.

Da es sich bei M87 um eine typische elliptische Galaxie handelt, deren innere Bewegungsmuster erst durch die neuen MUSE-Aufnahmen klar erkennbar wurden, hoffen Astronomen jetzt weitere Erkenntnisse über das Wesen dieser und anderer Galaxienformen gewinnen zu können. „Das Potential und die Leistungsstärke von MUSE wird dazu beitragen unser Wissen über Galaxien, ihre Entstehung und ihre Eigenarten maßgeblich zu erweitern und verbessern“, so Davor Krajnović. „Wir haben jetzt die Chance, Simulationsmodelle durch die Einspeisung von Geschwindigkeitsdaten, wie wir sie mit MUSE erheben konnten, wesentlich genauer zu gestalten.“ Das AIP entwickelte die umfangreiche Datenreduktions-Software zur Analyse der komplexen dreidimensionalen Daten mit zwei räumlichen und einer spektralen Koordinate. Außerdem betreibt das AIP eines der Datenzentren, welches den Wissenschaftlern die MUSE-Daten zur weiteren Analyse bereitstellt.

MUSE ist der bisher leistungsfähigste optische Spektrograph für die Astrophysik. Mit nur einer Himmelsaufnahme kann MUSE gleichzeitig 90.000 Spektren von astronomischen Objekten registrieren. Das Instrument wurde in Europa gebaut und getestet. Im September 2013 erfolgte der Transport an das ESO Observatorium nach Chile und im Januar 2014 der spektakuläre Einbau des acht Tonnen schweren Instruments am Teleskop.

Die Publikation „A kinematically distinct core and minor-axis rotation: the MUSE perspective on M87“ erscheint in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society und ist außerdem über http://arxiv.org/abs/1408.6844 abrufbar.

 

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Left: Image of M87: Some small companions galaxies of this giant and round elliptical galaxy are visible to the right of the image. The red square delineates the field-of-view of the MUSE instrument, where the velocity of the central stars of M87 have been measured.

Right: A map for the average velocity of the stars in the central region of M87, divided in polygonal regions where the MUSE data have been combined to reach a sufficient quality for these measurements. After accounting that M87 as a whole is moving away from us, red or yellow bins show stars that on average are receding whereas blue or light azure bins show stars that on average are approaching. The MUSE map reveal a complex motion of the stars in M87, where stars move in one way in the central region and in another in its outskirts.

Weitere Informationen:


Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Davor Krajnović, 0331-7499 237, dkrajnovic@aip.de

Pressekontakt: Kerstin Mork , 0331-7499 469, presse@aip.de

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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Facetten solarer Magnetfelder

Hochaufgelöste G-Band Bilder.

Facetten solarer Magnetfelder

3. September 2014. Magnetfelder auf der Sonnenoberfläche haben verschiedene Formen und Größen. Die kleinsten magnetischen Flusselemente lassen sich im Fraunhoferschen G-Band, einem schmalen Gebi...

Sobald der magnetische Fluss stark genug ist, um den konvektiven Energietransport vom Inneren der Sonne in ihre Atmosphäre zu unterdrücken, beginnen sich dunkle Strukturen, sogenannte Poren, zu entwickeln. Magnetische Flussröhren, die im Sonneninneren erzeugt werden, können instabil werden und erhalten Auftrieb, sodass sie zur Sonnenoberfläche aufsteigen. Wenn diese Flussröhren die Oberfläche erreichen, entsteht ein bipolares Gebiet in der Photosphäre. Dabei entsprechen die beiden dunklen Strukturen den photosphärischen Durchstoßpunkten einer magnetischen Flussröhre in der Form eines umgekehrten „U"s. Nur ein kleiner Bruchteil von Sonnenflecken wächst über dieses Stadium hinaus und entwickelt eine Penumbra mit radial ausgerichteten Filamenten, die den dunklen Kern des Sonnenflecks, die Umbra, umgeben. Die Umbra ist jedoch nicht strukturlos, sondern enthält häufig helle umbrale Punkte und längliche, kettenförmige Aufhellungen, sogenannte Lichtbrücken, die die Umbra in verschiedene Kernbereiche unterteilen. Eine der Hauptaufgaben des gerade in Betrieb genommenen 1,5-Meter Sonnenteleskops GREGOR ist es, die Wechselwirkung von Magnetfeldern und Plasmabewegungen zu untersuchen und zwar mit der höchsten räumlichen und zeitlichen Auflösung.

Eine Phase erster wissenschaftlicher Beobachtungen mit dem Sonnenteleskop GREGOR begann im Mai mit dem GREGOR Infrarotspektrographen (GRIS). Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) betreibt das GREGOR Fabry-Pérot Interferometer (GFPI), ein bildgebendes Spektropolarimeter für hochaufgelöste Beobachtungen der Photosphäre und Chromosphäre. Die Arbeitsgruppe für Optische Sonnenphysik am AIP organisierte eine 50tägige Beobachtungskampagne im Juli/August 2014, zu der alle Mitglieder und Partner des GREGOR Konsortiums mit wissenschaftlichen Fragestellungen beigetragen haben. Die Daten wurden gemeinsam durch ein Team erfahrener Beobachter am Observatorio del Teide in Izaña auf Teneriffa erhoben. Erste wissenschaftliche Ergebnisse werden auf der Herbsttagung der Astronomischen Gesellschaft in Bamberg am 25./26. September in einem Forum zur „Hochauflösende Sonnenphysik“ vorgestellt.

Das Sonnenteleskop GREGOR wurde von einem deutschen Konsortium unter der Leitung des Kiepenheuer-Instituts für Sonnenphysik in Freiburg gebaut: mit dem Institut für Astrophysik Göttingen, dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung als Partner, sowie mit Beiträgen des Instituto de Astrofísica de Canarias und dem Astronomischen Institut der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik.

 

Bild
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Hochaufgelöste Bilder von hellen G-Band Punkten, Poren, einem bipolaren Gebiet mit neuem magnetischen Fluss und einem Sonnenfleck mit umbralen Punkten und Lichtbrücken. Diese Daten wurden im blauen Kanal des GFPI im Juli 2014 aufgenommen.

Movie: Bitte klicken

 

Pressekontakt: Kerstin Mork , 0331 7499 469, presse@aip.de

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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RAVE kartiert interstellare Materie

Ausschnitt einer der DIBs-Karten.

RAVE kartiert interstellare Materie

15. August 2014. Ein internationales Team von Astronomen hat mithilfe von RAVE-Daten detailgenaue Karten der interstellaren Materie der Milchstraße erzeugt. Diese Karten könnten zur Lösung eines...

Die Karten und die dazugehörige wissenschaftliche Studie erscheinen in der Ausgabe vom 15. August 2014 der Zeitschrift Science. Sie basieren auf Daten einer zehnjährigen Beobachtungskampagne des vom AIP initiierten und koordinierten Radial Velocity Experiments (RAVE) mit dem insgesamt 500.000 Sterne der Milchstraße erfasst wurden.

Material im interstellaren Raum, ein Gemisch aus Staub und Gas aus Atomen und Molekülen, bleibt übrig wenn ein Stern stirbt und wird so auch zum Baustein neuer Sterne und Planeten. Die Farb- beziehungsweise Energieanalyse des Lichts, welches sich durch den Raum fortbewegt, liefert Astronomen wichtige Informationen über die Zusammensetzung der Materie, die das Licht zuvor passiert hat. Im Jahr 1922 entdeckte die junge Astronomin Mary Lea Heger in ihren Beobachtungen dunkle Linien, die belegten, dass das Licht von einer bis dato unbekannten Quelle absorbiert worden sein musste. Diese Linien wurden „Diffuse Interstellare Bänder“ (DIBs) genannt. Durch welche Art von Materie sie erzeugt werden und wo genau sich diese im Raum befindet ist bis heute unklar.

Eben dies herauszufinden ist jedoch extrem wichtig für Astronomen, um Aufschluss über die physikalischen Bedingungen und die Chemie des interstellaren Raumes zu erhalten, auf denen wiederum die Theorien zur Stern- und Galaxienentstehung basieren. Eine Vermutung der Wissenschaftler ist, dass die DIBs erzeugende Absorption des Sternenlichts, auf die Existenz von ungewöhnlich großen, komplexen Molekülen hinweist. Ein Beweis dieser These steht noch aus. Die neuen 3D-Karten des DIB-erzeugenden Materials in unserer Milchstraße, welche von dem Team aus 23 Wissenschaftlern nun in Science vorgestellt werden, könnten jetzt zu einer Lösung des langjährigen astronomischen Rätsels beitragen.

„Durch die großräumige Vermessung unserer Milchstraße mit der Durchmusterung RAVE konnte erstmals die dreidimensionale Verteilung der „DIBs“ vermessen werden“, so Prof. Matthias Steinmetz, Leiter des RAVE-Projekts. „Insbesondere zeigt es sich, dass die komplexen, für die DIB verantwortlichen Moleküle auch weiter von der galaktischen Ebene entfernt zu finden sind als dies etwa für den interstellaren Staub der Fall ist“. Geleitet wurde die in Science publizierte Analyse von Janez Kos und Tomaz Zwitter von der Universität Ljubljana in Slowenien.

RAVE ist ein multinationales Projekt unter Führung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP), an dem sich Wissenschaftler aus Australien, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Kanada, den Niederlanden, Slowenien und den USA beteiligen. Die Finanzierung von RAVE, die einen umfangreichen Zugang zum Teleskop und Instrument ermöglicht, wird von den teilnehmenden Institutionen und von den jeweiligen nationalen Organisationen zur Forschungsförderung geleistet.


Wissenschaftlicher Kontakt: Prof. Dr. Matthias Steinmetz, +49 331 7499 381, msteinmetz@aip.de

 

Kontakt zu Erstautoren der Publikation: Janez Kos, University of Ljubljana, janez.kos@fmf.uni-lj.si, +386 1 4766 507

 

Pressekontakt: Dr. Gabriele Schönherr / Kerstin Mork , +49 331 7499 469, presse@aip.de

 

Weitere Information:

The Radial Velocity Experiment (RAVE)

 

Film: [mp4, 1280x720, 14 MB]

Der Film zeigt die Verteilung der mit RAVE analysierten Sterne der Milchstraße (basierend auf dem 4. Datenrelease, Kordopatis et al. 2013) im Vergleich zu einem Modell der Scheibe der Milchstraße.
Blau: Zwergsterne, Rot: sehr viel hellere Riesensterne
(Credit: Gal Matijevic (visualisation), The RAVE Collaboration)


 

Karte: (Bild zur Vergrößerung anklicken)

Maps of the measured DIB absorption in respect to the area they cover in our galaxy.

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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Sloan startet neue Himmelsdurchmusterung

(Credits: Dana Berry/SkyWorks Digital Inc. and SDSS).

Sloan startet neue Himmelsdurchmusterung

16. Juli 2014. Aufbauend auf 14 erfolgreichen Jahren astronomischer Entdeckungen startet das Sloan Digital Sky Survey Projekt (SDSS) ein Großprogramm von drei neuen Himmelsdurchmusterungen bis in ...

In dieser neuen Phase wird das SDSS die Zusammensetzung und Bewegung von Sternen über die gesamte Milchstrasse im Detail studieren, wobei ein zusätzliches Teleskop in Chile genutzt wird.

Es werden detaillierte Karten der internen Struktur tausender naher Galaxien erstellt, um ihren Entwicklungsprozess über Milliarden Jahre zu untersuchen - dabei wird eine neuartige Faserbündeltechnologie genutzt, die gleichzeitig Spektren an verschiedenen Orten aufnehmen kann.

Sloan wird die Expansion des Universums während der bisher nur wenig verstandenen, 5 Milliarden Jahre langen Periode, messen, als die Dunkle Energie begann die Ausdehnung zu dominieren.


Die neue Himmelsdurchmusterung ist ein Projekt von über 200 Astronomen an mehr als 40 Institutionen auf vier Kontinenten und umfasst Teleskope sowohl in der nördlichen wie südlichen Hemisphäre. Mit diesen Teleskopen wird SDSS nun erstmals in der Lage sein den gesamten Himmel zu beobachten.

 

Basierend auf der englischen Pressemitteilung des SDSS-Projekts

Mehr Bilder und Videos auf der SDSS Webseite.

 

Wissenschaftlicher Kontakt am AIP: Prof. Dr. Matthias Steinmetz, msteinmetz@aip.de, +49 331 7499 381

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CosmoSim-Datenbank für kosmologische Simulationen online

Die Website des CosmoSim-Datenbank.

CosmoSim-Datenbank für kosmologische Simulationen online

23. Juni 2014. Die CosmoSim-Datenbank (www.cosmosim.org) ist nach einer intensiven Testphase nun allen Interessierten online zugänglich. Als Nachfolger der MultiDark-Datenbank (www.multidark.org),...

CosmoSim erlaubt den Zugriff auf sechs kosmologische Simulationen - inklusive einer hochaufgelösten Simulation von ausgewählten Regionen, die hydrodynamische Prozesse und Sternentwicklung einbezieht. Alle Simulationen sind unter Mitarbeit des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in verschiedenen internationalen Projekten entstanden.

Üblicherweise sind die Resultate kosmologischer Simulationen in Hochleistungsrechenzentren mit restriktiven Zugriffsmöglichkeiten hinterlegt und aufgrund ihrer Größe nicht komplett abrufbar. Mit CosmoSim können Wissenschaftler aus aller Welt die Daten jetzt abrufen, sie direkt auf dem Server filtern oder kombinieren und sie für ihre eigene Forschung nutzen.

Die verfügbaren Datenprodukte enthalten Kataloge mit Halos aus dunkler Materie, deren inneren Eigenschaften, Verschmelzungsprozessen, Informationen zum kosmischen Netz und für ausgewählte Zeitschritte sogar die Rohdaten zur Verteilung der Simulationsteilchen, die tiefergehende Untersuchungen der Dunkle-Materie-Halos und ihrer Umgebung erlauben. Alle Simulationen und Datenbanktabellen werden mittels eines modernen Webinterface zur Verfügung gestellt. Eine umfangreiche Dokumentation mit Hintergrundinformationen zu Datenbankstrukturen sowie Bilder und Filme der Simulationen komplettieren das Angebot.

Die immer bessere Auflösung kosmologischer Simulationen führte zu ansteigenden Datenmengen, so dass die einzelnen Tabellen den Terabyte-Bereich erreichen. Durch die Erforschung neuer Datenbanktechnologien ist es gelungen, Rohdaten von Simulationen mit fast 60 Milliarden Simulationsteilchen direkt in der CosmoSim-Datenbank zur Analyse anzubieten.

Die neue Datenbanktechnologie beruht auf der Spider-Engine für MariaDB/MySQL und erlaubt es, die Daten über mehrere Serverknoten zu verteilen. Einige weitere Softwarekomponenten waren nötig und wurden vom E-Science-Team des AIP entwickelt, insbesondere um die Behandlung paralleler Abfragen transparenter zu gestalten. Des Weiteren wurde eine Job-Queue als direktes Plugin für MariaDB/MySQL entwickelt, so dass sogar Abfragen mit langer Laufzeit möglich sind.

CosmoSim benutzt das moderne Webframework Daiquiri, welches im Laufe der letzten Jahre in der E-Science-Gruppe entwickelt wurde. Es bietet direkten Datenzugriff über ein SQL-Formular und einen Datenbank-Browser sowie die Validierung der SQL-Syntax bevor die Abfrage zu den  Datenbankservern geschickt wird. Darüber hinaus verfügt Daiquiri über eine Schnittstelle zu Tools des virtuellen Observatoriums wie z.B. TopCat und macht so eine schnelle Überprüfung und Weiterverarbeitung der Abfrageergebnisse möglich.

CosmoSim basiert komplett auf Open-Source-Technologie. Die von der E-Science-Gruppe entwickelten Komponenten sind auf GitHub unter https://github.com/adrpar und https://github.com/jochenklar veröffentlicht.


Demo movie:                      
http://www.cosmosim.org/cms/documentation/demos-and-tutorials/first-steps-with-cosmosim

 

Das CosmoSim-Team:
- Kristin Riebe, kriebe@aip.de (Datenmanagement und Support)
- Jochen Klar, jklar@aip.de (Webinterface – serverseitig und Frontend)
- Harry Enke, henke@aip.de (Management)
- Stefan Gottloeber, sgottloeber@aip.de (Simulationsdaten)
- Adrian Partl, apartl@aip.de (Server- und Datenbankentwicklung)

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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