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Fernes Sternenlicht enträtseln

NGC 300. Credit: AIP/M. M. Roth

Fernes Sternenlicht enträtseln

Mit bloßem Auge sehen sie höchstens wie verschwommene Lichtpunkte aus, tatsächlich bestehen entfernte Galaxien aus Milliarden von Sternen und anderen astronomischen Objekten. Teleskope sind selt...

Vor 400 Jahren war Galileo Galilei der erste Mensch, der ein Teleskop in den Himmel richtete und bewies, dass das dunstige Band der Milchstraße tatsächlich aus unzähligen einzelnen Sternen besteht. Die Astronomie hat sich seitdem weit entwickelt: heutzutage betrachten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht nur die Sterne, sondern analysieren auch ihre chemische Zusammensetzung, messen ihre Rotation und Geschwindigkeit im Weltraum und bestimmen viele andere physikalische Parameter, um mehr über das Universum zu erfahren. Die Technik, die diese Wechselwirkung von Materie und Licht untersucht, nennt man Spektroskopie.

Eine Weiterentwicklung, die seit etwa 25 Jahren Anwendung findet, ist die Integral-Feldspektroskopie. Mit ihr können Astrophysiker in nur einer Aufnahme eine 3D-Ansicht einer Galaxie erhalten. Sie verwendet eine Integral Field Unit (IFU), um das Gesichtsfeld in viele Pixel aufzuteilen, von denen jedes einzelne nicht nur einen Helligkeitswert, sondern ein komplettes Spektrum aufzeichnet. Das Ergebnis ist daher ein Datenkubus, das heißt gewissermaßen ein „Stapel“ von Bildern, jedes bei einer anderen Wellenlänge. Die Pixel werden in diesem Fall eher liebevoll "Spaxel" genannt.

Die zu dieser Zeit entwickelten integralen Feldspektrographen – wie beispielsweise das Potsdamer Multi-Apertur-Spektrophotometer (PMAS) [1] – verfügten nach heutigen Maßstäben noch über eine sehr geringe Spaxelzahl. PMAS zum Beispiel hat nur 256 Spaxel, eine moderne Handykamera hingegen etwa 10 bis 15 Millionen Pixel. Einen entscheidenden Fortschritt bedeutete 2014 die Installation von MUSE, des Multi Unit Spectroscopic Explorer, am VLT der ESO in Chile. Das AIP ist maßgeblich an der Entwicklung dieses Instruments beteiligt gewesen. MUSE beherbergt unglaubliche 90.000 Spaxels und verfügt über eine hervorragende Empfindlichkeit.

Über die Grenzen der Milchstraße hinaus

Der Hauptzweck von MUSE besteht darin, den Ursprung und die Entwicklung des Universums insgesamt zu untersuchen. Im Rahmen der für das MUSE-Konsortium zur Verfügung gestellten garantierten Beobachtungszeit beantragte Martin Roth, Abteilungsleiter von innoFSPEC am AIP, die Verwendung des neuen Instruments, um die Einzelsterne in der Spiralgalaxie NGC 300 zu beobachten. Ähnliche Beobachtungen waren bereits für nahe Galaxien in der so genannten Lokalen Gruppe durchgeführt worden, jedoch nicht für Galaxien, die weiter entfernt sind – wie etwa NGC 300. Sechs Millionen Lichtjahren von der Milchstraße entfernt liegt  sie außerhalb der Lokalen Gruppe und ist eine „typische“ Spiralgalaxie.

Dank des leistungsfähigen Instruments und einer speziell entwickelten Software [2] [3] konnte das Team in NGC 300 einzelne Sterne mit hoher Klarheit erkennen sowie gasförmige Regionen, Supernova-Überreste, planetarische Nebel und ionisierte Wasserstoffregionen. Sogar weit entfernte Hintergrundgalaxien waren schwach durch die Galaxie hindurch erkennbar [4]. Denn das Besondere an MUSE ist, dass es Licht mit einem breiten Wellenlängenbereich betrachten kann, wodurch viele verschiedene Objekte und Farben sichtbar werden.

Technologische Zukunftspläne für die Erforschung galaktischer Vergangenheit

Die Forscherinnen und Forscher hoffen, auch mit anderen Instrumenten eine Vielzahl von Sternen im Detail untersuchen zu können. Unter Federführung des AIP baut derzeit ein internationales Konsortium für ESO das Instrument 4MOST, das die Spektroskopie von bis zu 2400 einzelnen Sternen pro Einzelbelichtung in der Milchstraße ermöglichen soll. Das Ziel ist es, Stichproben von Millionen von Sternen zu erheben, um die Entstehungsgeschichte und Entwicklung unserer Galaxie zu erforschen. Es handelt sich um ein dynamisches Forschungsgebiet, das mitunter auch als "galaktische Archäologie" bezeichnet wird.  In Analogie hierzu ebnen nun die Arbeiten mit MUSE in der viel weiter entfernten Galaxie NGC 300 den Weg zur „extragalaktischen Archäologie“. Die enorme Lichtsammelleistung des zukünftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, verbunden mit der durch adaptive Optik ermöglichten extrem scharfe Bildgüte, verspricht für dieses neue Forschungsgebiet außerordentlich interessante Entwicklungsperspektiven [5].

 

Datenkubus, wie er von MUSE erzeugt wird. (Credit: AIP)


Referenzen:

[1] Roth, M.M., Kelz, A., Fechner, T., Hahn, T., Bauer, S.-M., Becker, T., Böhm, P., Christensen, L., Dionies, F., Paschke, J., Popow, E., Wolter, D., Schmoll, J., Laux, U., Altmann, W. 2005, "PMAS: The Potsdam Multi-Aperture Spectrophotometer. I. Design, Manufacture, and Performance", PASP 117, 620

[2] Kamann, S., Wisotzki, L., Roth, M. M. 2013, “Resolving stellar populations with crowded field 3D spectroscopy”, A&A 549, 71

[3] Husser, Tim-Oliver, Kamann, Sebastian, Dreizler, Stefan, Wendt, Martin, Wulff, Nina, Bacon, Roland, Wisotzki, Lutz, Brinchmann, Jarle, Weilbacher, Peter M., Roth, Martin M., Monreal-Ibero, Ana 2016, MUSE crowded field 3D spectroscopy of over 12 000 stars in the globular cluster NGC 6397. I. The first comprehensive HRD of a globular cluster, A&A 588, A148

[4] Roth, M. M., Sandin, C., Kamann, S., Husser, T.-O., Weilbacher, P. M., Monreal-Ibero, A., Bacon, R., den Brok, M., Dreizler, S., Kelz, A., Marino, R.A., Steinmetz, M. 2018, MUSE crowded field 3D spectroscopy in NGC300 I. First results from central fields, A&A 618, A3

[5] An Expanded View of the Universe -  Science with the  European Extremely Large Telescope, European Souther Observatory, Garching 2010, Hrsg. Mariya Lyubenova & Markus Kissler-Patig

https://www.eso.org/public/products/brochures/brochure_0025/

Die Entwickung der Instrumente PMAS, MUSE, und 4MOST wurde bzw. wird gefördert durch die Verbundforschung des BMBF.

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100 Jahre unter einem Himmel: Beobachtungsabend im Großen Refraktor

Am Samstag, 12. Januar 2019, ab 17 Uhr laden das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und der Förderverein „Großer Refraktor“ gemeinsam zu einem öffentlichen Beobachtungsabend im ...

Das 1899 im Beisein des Kaisers eingeweihte Instrument ist nach wie vor das viertgrößte Linsentele­skop der Welt und vereint in sich die mechanischen Möglichkeiten der Zeit und die sich seinerzeit erst formierenden astrophysikalischen Anforderungen – insbesondere im Bereich der Spektroskopie. Nach einer erläuternden Demonstration des historischen Instruments können die Besucher bei klarer Sicht einen Blick durch das Instrument in die Sterne werfen - und Mond, Mars sowie den Orionnebel beobachten.

Die Veranstaltung ist Teil der Aktion „100 Stunden Astronomie“, mit der die Internationale Astronomische Union (IAU) 2019 ihr 100-jähriges Bestehen feiert. Vom 10. bis 13. Januar laden Amateur- und Profi-Astronomen rund um die Welt in unterschiedlichsten Formaten dazu ein, Wissen und Begeisterung für Astronomie zu teilen.

17 - 19 Uhr

Der Eintritt ist frei, keine Anmeldung erforderlich.

Eine Spende für den Erhalt des Großen Refraktors ist willkommen.

Bei schlechtem Wetter erfolgt eine Demonstration des Instruments.

 

Veranstaltungsort: Großer Refraktor, Telegrafenberg, Potsdam

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Astronomie in der Europäischen Open Science Cloud

20. November 2018. Im ersten Quartal 2019 startet mit ESCAPE eines von fünf erfolgreich evaluierten Cluster-Projekten der Europäischen Kommission. Das Projekt wird mit 16 Millionen Euro unterstü...

In vielen Bereichen der Wissenschaft werden heutzutage Techniken des maschinellen Lernens eingesetzt. Anstatt komplexe Codes zu entwickeln, lernt ein Computer, wie man ansonsten zeitraubende Probleme löst, die viel Handarbeit erfordern. In der Regel ist eine große Datenmenge eine Voraussetzung, um Computer beizubringen, Muster im Trainingssatz zu erkennen und ohne menschliche Interaktion ähnliche Merkmale in neuen Daten zu identifizieren.

Die European Open Science Cloud (EOSC) soll eine Cloud-Umgebung für Forschungsdaten in Europa werden, die einen universellen Zugang zu Daten ermöglicht. Auf der Online-Plattform werden alle europäischen Forscher Daten anderer Wissenschaftler finden, abrufen und wieder verwenden können, und Daten speichern, analysieren und teilen. Damit will EOSC dazu beitragen, die Anerkennung datenintensiver Forschung und Datenwissenschaft zu verbessern. EOSC bindet Ressourcen ein, die in nationalen Datenzentren, europäischen E-Infrastrukturen und Forschungsinfrastrukturen vorhanden sind, und öffnet so deren Nutzerbasis schrittweise für den öffentlichen Sektor und die Industrie.

ESCAPE – „Der europäische Wissenschaftsverbund für Astronomie und Teilchenphysik ESFRI-Forschungsinfrastrukturen“ beantwortet die Ambitionen der EOSC, Personen, Daten, Dienstleistungen, Schulungen, Veröffentlichungen, Projekte und Organisationen in einer integrierten und gebündelten Umgebung zusammenzuführen. Das Projekt wird von CNRS, der französischen Forschungsorganisation, geleitet. Das Konsortium umfasst 31 Partner, darunter 27 europäische Partnereinrichtungen.

Die Optische Sonnenphysik und die Abteilung Supercomputing und E-Science am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) werden eine Klassifizierung für Sonnen- und Sternspektren entwickeln, die automatisch physikalische Eigenschaften von Sonnen- und Sternatmosphären identifiziert und bereitstellt. Der Beitrag des AIP zum ESCAPE-Projekt führt maschinelle und tiefe Lerntechniken aus allen Bereichen der Astronomie, Astrophysik, Sonnenphysik und Hochenergie-Teilchenphysik zusammen.

ESCAPE Pressemitteilung und weitere Informationen: https://lapp.in2p3.fr/spip.php?article2624&lang=en

 

Wissenschaftlicher Kontakt: apl. Prof. Dr. Carsten Denker, 0331-7499-297, cdenker@aip.de,
Dr. Harry Enke, 0331-7499 433, henke@aip.de
Pressekontakt: Dr. Janine Fohlmeister, 0331-7499 803, 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 dasAIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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IAU Symposium: Magnetfelder der Sonne und der Sterne

Ausschnitt aus dem Poster zur Tagung

IAU Symposium: Magnetfelder der Sonne und der Sterne

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) lädt gemeinsam mit dem New Jersey Institute of Technology zu einem Symposium der Internationalen Astronomischen Union ein. Es wird zur Zeit der ...

Eines der Rätsel auf dem Gebiet der Sonnen- und Sternmagnetfeldforschung ist der Ursprung von extrem heftigen Eruptionen. Obwohl die magnetische Aktivität der Sonne derzeit besonders schwach ist, wurden 2017 einige der stärksten Sonneneruptionen seit Beginn der Aufzeichnungen beobachtet.  Wie hängen solche Beobachtungen mit dem Magnetismus von Sternen zusammen, die gewaltige Super-Eruptionen erzeugen? Welche physikalischen Mechanismen können solche extremen Ereignisse hervorrufen? Diese und andere Fragen werden auf der Konferenz diskutiert. Von besonderem Interesse ist auch die Rolle von Sternmagnetismus in der Wechselwirkung von Sternen mit ihren Planeten, um die Bedingungen für die Bewohnbarkeit von Planeten zu bestimmen.

Das Symposium beinhaltet auch eine öffentliche Sitzung zu Sonnenfinsternissen und Planetentransits.  Insbesondere totale Sonnenfinsternisse bieten die Möglichkeit zu hochauflösenden Messungen des Magnetfelds der unteren Schichten der Sonnenkorona, die sonst nicht erreicht werden. Die Tagung ist deshalb so organisiert, dass sie um den Zeitpunkt der totalen Sonnenfinsternis am 2. Juli 2019 in Chile stattfindet. Zusätzlich wird die öffentliche Sitzung einen breiten historischen Überblick zu Sonnenfinsternissen, Planetentransits und ihrer Rolle in der Astronomie präsentieren sowie einen allgemeinverständlichen Vortrag zur Bewohnbarkeit von Exoplaneten.

Weitere Informationen und das Registrierungsformular für das Symposium sind auf der Tagungswebseite zu finden.

Webseite https://iaus354.aip.de

Wissenschaftlicher Kontakt Prof. K. G. Strassmeier, 0331-7499-223, kstrassmeier@aip.de

Pressekontakt Franziska Gräfe, 0331-7499 803, presse@aip.de

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AIP begrüßt Nominierungen für den Wempe-Preis 2019

7. November 2018. Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ruft zu Nominierungen und Bewerbungen für den Johann-Wempe-Preis 2019 auf.

Zu Ehren des letzten Direktors des Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, Prof. Dr. Johann Wempe (1906 - 1980), vergibt das AIP den Johann-Wempe-Preis. Der Preis wird aus Mitteln finanziert, die Johann Wempe hinterlassen hat.

 

Der Preis besteht in einer Einladung zu einem mehrmonatigen Gastaufenthalt am AIP mit einer angemessenen finanziellen Ausstattung. Berücksichtigt werden können sowohl jüngere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit bemerkenswerten Leistungen hervorgetreten sind, als auch ältere in Würdigung ihres Lebenswerkes. Es wird erwartet, dass die Preisträgerin oder der Preisträger das wissenschaftliche Leben des Instituts bereichert und eine Reihe von Vorträgen oder Vorlesungen über eigene Spezialgebiete hält.

 

Siehe auch: http://www.aip.de/en/institute/johann-wempe-award/nominations/announcement-2019

Bewerbungs- und Nominierungsunterlagen werden zum 31. Dezember 2018 angenommen.

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