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Historischer Himmel: Halbes Jahrhundert Potsdamer Sonnenforschung digital

Fotografisches Negativ einer Aufnahme der gesamten Sonnenscheibe, auf der Gruppen von Sonnenflecken zu sehen sind. Sie entstand am 3. Februar 1949 im Sonnenobservatorium Einsteinturm. Credit: AIP/APPLAUSE

Historischer Himmel: Halbes Jahrhundert Potsdamer Sonnenforschung digital

23. September 2020. Das großangelegte Digitalisierungsprojekt APPLAUSE stellt in seiner neuen Datenveröffentlichung neben historischen Himmelsbeobachtungen verschiedener Teleskope nun auch tausen...

Zum Zeitpunkt seiner Fertigstellung 1924 war der Einsteinturm auf dem Potsdamer Telegrafenberg das modernste Sonnenteleskop Europas. In den Jahren 1943 bis 1991 bannte es das Abbild der Sonnenscheibe auf mehr als 3.500 Fotoplatten aus Glas, die das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) nun digitalisiert und aufbereitet öffentlich zur Verfügung stellt.

Im Rahmen eines Praktikums am AIP übernahmen Schülerinnen und Schüler aus Potsdam und Berlin das Scannen der Aufnahmen. Im Anschluss kalibrierten Sonnenphysiker des AIP die Bilder, wobei sie unter anderem den Sonnenradius am Himmel genau vermaßen, und versahen sie mit Metadaten wie Informationen zum Zeitpunkt der Beobachtungen, den vorherrschenden Beobachtungsbedingungen sowie der Belichtungszeit. Zudem korrigierten sie atmosphärische Effekte und verstärkten Kontraste. Die so in verbesserter Qualität gespeicherten Bilder sind nun für die Wissenschaft und die breite Öffentlichkeit in einer Datenbank frei verfügbar.

In der Sonnenphysik werden diese historischen Daten benötigt, um Lücken in jahrzehnte- oder sogar jahrhundertelangen Zeitreihen zu füllen und so Schwankungen der Sonnenaktivität während des 11-jährigen Sonnenflecken- sowie des 22-jährigen Magnetzyklus besser zu verstehen. Die Aufnahmen der gesamten Sonnenscheibe am Einsteinturm begannen 1943 und ergänzten bis dahin verwendete Zeichnungen der Sonnenoberfläche. Ziel war die genaue Vermessung von Sonnenflecken, um damit den Aktivitätszyklus der Sonne nachzuverfolgen. Ab Mitte der 1950er Jahre kam zusätzlich ein Spektrograph zur Bestimmung der Stärke des Magnetfelds von Sonnenflecken zum Einsatz, um Details zu deren Komplexität zu erforschen. Magnetfelder sind in Sonnenflecken konzentriert und unterliegen dort starken und oft schnellen Veränderungen. Aufnahmen der gesamten sichtbaren Sonnenoberfläche erlauben die Zuordnung der im Detail studierten Magnetfelder zu Prozessen, die außerhalb des Messgebietes ablaufen.

Die meisten der 3.500 Aufnahmen entstanden ab 1943 bis in die späten 60er Jahre mit etwa 128 Bildern pro Jahr. Nach 1970 fanden mit durchschnittlich 22 Bildern pro Jahr nur noch sporadisch Sonnenbeobachtungen statt. Diese Schwankungen in der knapp 50-jährigen Serie haben verschiedene Ursachen: Am Ende des Zweiten Weltkriegs mussten die Beobachtungen wegen Bombenschäden pausieren, ebenso erschwerte die mangelnde Verfügbarkeit von Fotoplatten die Aufnahmen in den folgenden Jahren. Waren aufgrund fehlender Sonnenaktivität keine Sonnenflecken zu sehen, denen das Hauptinteresse der Sonnenforschung galt, verzichtete man auf Aufnahmen. Auch Änderungen in der Priorität von wissenschaftlichen Zielsetzungen führten zu einem Rückgang. Nicht zuletzt sorgten schlechtes Wetter oder Beobachtungsbedingungen für Unterbrechungen in der Beobachtungsreihe.

Das APPLAUSE-Projekt hat zum Ziel, das wissenschaftliche Erbe zu erhalten und es für zeitgemäße wissenschaftliche Studien bereit zu stellen. Die jetzt veröffentlichten digitalisierten Sonnenplatten können mit anderen Aufzeichnungen von Sonnenbeobachtungen, einschließlich Sonnenfleckenzeichnungen, zusammengeführt werden, um ein digitalisiertes Archiv der Sonnenaktivität der letzten 400 Jahre aufzubauen. Moderne Computertechnologie und fortschrittliche Bildverarbeitungssoftware erleichterten im letzten Jahrzehnt die Erstellung solcher Archive.

 

Fotografisches Negativ einer Aufnahme der gesamten Sonnenscheibe, auf der Gruppen von Sonnenflecken zu sehen sind. Sie entstand am 3. Februar 1949 im Sonnenobservatorium Einsteinturm. Credit: AIP/APPLAUSE


Beispielzeichnung aus einem Sonnenbeobachtungsbuch – erst ab 1943 wurden zusätzlich zu den angefertigten Zeichnungen Fotoplatten belichtet. Credit: AIP/APPLAUSE


Erfasste Daten zur Anzahl der fotografischen Platten in den Jahren 1943-1991. Nach 1970 wurden nur noch sporadische Beobachtungen durchgeführt. Credit: AIP


Der Einsteinturm kurz nach dem Zweiten Weltkrieg und heute. Credit: AIP


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Prof. Dr. Carsten Denker, 0331 7499 297, cdenker@aip.de

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Franziska Gräfe, 0331 7499 802, presse@aip.de

Suche nach Fotoplatten

https://public.aip.de/historical-sky/

Archiv-Zugang und weitere Informationen

https://www.plate-archive.org/applause/

Video aller Aufnahmen

https://www.plate-archive.org/files/DR3s/soet_full_data.mp4

Originalpublikation

Pal, P., Verma, M., Rendtel, J., González Manrique, S.J., Enke, H., Denker, C. 2020:  Solar Observatory Einstein Tower — Data Release of the Digitized Solar Full-disk Photographic Plate Archive.

Astronomische Nachrichten, in press.

https://doi.org/10.1002/asna.202013791

 

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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Kosmischer Tanz löst das galaktische Balken-Paradoxon

Ausschnitt aus einer Milchstraßensimulation, in der der zentrale Balken und die Spiralarme mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren. Treffen sie sich, erscheint der Balken länger und seine Drehgeschwindigkeit ist geringer. Credit: T. Hilmi

Kosmischer Tanz löst das galaktische Balken-Paradoxon

25. August 2020. Das Herz unserer Milchstraße beherbergt eine große balkenförmige Struktur von Sternen, über deren Größe und Rotationsgeschwindigkeit in den letzten Jahren Uneinigkeit herrsch...

Während Studien über die Bewegungen sonnennaher Sterne auf einen sowohl schnellen als auch kleinen Balken schließen lassen, finden direkte Beobachtungen der galaktischen Zentralregion übereinstimmend einen deutlich langsameren und längeren Balken. Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Tariq Hilmi von der University of Surrey und Ivan Minchev vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat eine Erklärung für diese scheinbare Diskrepanz gefunden. Das Team untersuchte die letzten Stufen in der Evolution der Milchstraße. Dazu analysierten die Wissenschaftler modernste Simulationen der Galaxienentstehung und konnten zeigen, dass sowohl die Größe des Balkens, als auch seine Rotationsgeschwindigkeit zeitlich schwanken, wodurch der Balken zu bestimmten Zeiten bis zu doppelt so lang und 20 Prozent schneller erscheint als zu anderen.

Diese Pulsationen des galaktischen Balkens resultieren aus seinen regelmäßigen Begegnungen mit den galaktischen Spiralarmen – eine Art "kosmischer Tanz". Spiralarme sind Dichtewellen innerhalb unserer Galaxie und bewegen sich mit ähnlicher Geschwindigkeit wie die Sonne. Eine volle Umdrehung um das Zentrum der Milchstraße vollführen sie in etwa 200 Millionen Jahren, während der zentrale Balken etwa 60 Millionen Jahre benötigt. Wenn sich der schneller rotierende Balken einem Spiralarm nähert, bewirkt ihre gegenseitige Anziehung aufgrund der Schwerkraft eine Verlangsamung des Balkens und eine Beschleunigung des Spiralarms. Sobald sie verbunden sind, bewegen sich beide Strukturen wie eine Einheit, und der Balken erscheint viel länger, als er tatsächlich ist. Wenn sich die Tänzer voneinander trennen, beschleunigt der Balken, während die Spiralarme ihre Rotationsgeschwindigkeit wieder verlangsamen.

"Die Kontroverse um den galaktischen Balken, die auf verschiedenen Studien von Beobachtungsdaten beruht, kann dann einfach aufgelöst werden: Wir leben zu einer Zeit, in der der Balken und die Spiralarme miteinander verbunden sind, wodurch die Illusion eines großen und langsamen Balkens entsteht, während die Bewegung der Sterne in der Nähe der Sonne von der wahren, viel kleineren Statur des Balkens bestimmt wird", sagt Ivan Minchev. Tatsächlich haben jüngste Beobachtungen gezeigt, dass der innere Spiralarm der Milchstraße mit dem Balken verbunden ist.

Die meisten Spiralgalaxien wie unsere Milchstraße beherbergen in ihrem Zentrum eine Balkenstruktur. Die Anziehungskraft dieses galaktischen Balkens formt nicht nur die Umlaufbahnen der Sterne in seiner Nähe, sondern bis zu unserer Sonne und darüber hinaus. Die Kenntnis der wahren Balkengröße und seiner Rotationsgeschwindigkeit ist entscheidend, um zu verstehen, wie sich unsere Heimatgalaxie gebildet und entwickelt hat und wie Galaxien im gesamten Universum Balken bilden. Anders als bei externen Galaxien ist der Balken der Milchstraße aufgrund unserer Position in der galaktischen Scheibe jedoch schwer direkt zu beobachten. Daten aus der bevorstehenden 3. Datenveröffentlichung der Gaia-Mission werden dieses Modell weiter testen können – und künftige Missionen werden herausfinden, ob der Tanz in anderen Galaxien im gesamten Universum weitergeht.

 

Die Rotationsgeschwindigkeiten des galaktischen Balkens und der Spiralarme variieren periodisch mit der Zeit. Wenn der Balken langsamer wird, beschleunigt sich der Spiralarm und umgekehrt. Etwa alle 80 Millionen Jahre verschmelzen die beiden Strukturen und bewegen sich gemeinsam (gestrichelte horizontale Linie). Credit: AIP/I. Minchev


Kosmischer Tanz: Ausschnitte aus einer Milchstraßensimulation, in der der zentrale Balken und die Spiralarme mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren. Wenn sie nicht miteinander verbunden sind, zeigt der Balken seine tatsächliche, kleinere Struktur (links). Jedes Mal, wenn sie sich treffen, erscheint der Balken länger und seine Drehgeschwindigkeit ist geringer (rechts). Credit: T. Hilmi/ University of Surrey


Wissenschaftlicher Kontakt AIP

Dr. Ivan Minchev, 0331 7499 295, iminchev@aip.de

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Franziska Gräfe, 0331 7499 802, presse@aip.de

Originalpublikation

Tariq Hilmi, Ivan Michev et al. (2020): Fluctuations in galactic bar parameters due to bar–spiral interaction. MNRAS 497, 933–955

https://doi.org/10.1093/mnras/staa1934

Pressemitteilung der Royal Astronomical Society

https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/galactic-bar-paradox-resolved-cosmic-dance

Bilder & Videos

http://bit.ly/CosmicDance_Movies

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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Rätselhafte Verdunklung von Beteigeuze: Der Staub lichtet sich

Künstlerische Darstellung des Roten Überriesen Beteigeuze. Credit: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)

Rätselhafte Verdunklung von Beteigeuze: Der Staub lichtet sich

13. August 2020. Zwischen Oktober 2019 und Februar 2020 nahm die Helligkeit des Sterns Beteigeuze um mehr als das Dreifache ab. Neue Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA sowie de...

Beteigeuze strahlt als heller Stern im Sternbild Orion. Er gehört zur Klasse der Roten Überriesen und würde im Zentrum unseres Sonnensystems bis über die Jupiterbahn hinausreichen. Im Herbst 2019 begann eine plötzliche Verdunklung des Sterns, die zunächst mit Teleskopen und später sogar mit bloßem Auge von der Erde sichtbar wurde – und die Wissenschaft zunächst vor ein Rätsel stellte. Der Stern ist mit seiner Entfernung von etwa 725 Lichtjahren unserem Sonnensystem relativ nahe. Tatsächlich hat das Verdunklungsereignis damit um das Jahr 1300 stattgefunden, da sein Licht die Erde erst jetzt erreicht. Beteigeuze wird sein Leben in einer Supernova-Explosion beenden. Einige Astronomen glauben, dass die plötzliche Verdunklung einen Vorboten der Supernova darstellen könnte.

Dank neuer Beobachtungsdaten, die mit dem Hubble Space Teleskop entstanden sind, hat ein internationales Team nun eine Staubwolke als wahrscheinliche Ursache für die Verdunklung ausgemacht: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Stern superheißes Plasma aus einer großen Konvektionszelle von der Sternoberfläche ausstieß, ähnlich wie aufsteigende heiße Blasen in kochendem Wasser, nur mehrere hundert Mal so groß wie unsere Sonne. Das Material gelangte dann durch die heiße Atmosphäre zu den kälteren äußeren Schichten des Sterns. Dort kühlte es ab und die so entstandene riesige Staubwolke blockierte ab Ende 2019 das Licht von etwa einem Viertel der Sternoberfläche. Im April 2020 hatte Beteigeuze seine normale Helligkeit wieder erreicht.

Die Hubble-Beobachtungen sind Teil einer dreijährigen Studie der Schwankungen in der äußeren Atmosphäre des Sterns. Die seither entstandene Zeitreihe liefert wichtige neue Hinweise auf den Mechanismus hinter der Verdunklung. Hubble beobachtete die Schichten über der Oberfläche des Sterns, die so heiß sind, dass sie hauptsächlich im ultravioletten Bereich des Spektrums leuchten.

In den Herbstmonaten 2019 spürte Hubble dichtes, heißes Material in der Atmosphäre des Sterns auf. "Mit Hubble sahen wir, wie das Material die sichtbare Oberfläche des Sterns verlässt und sich durch die Atmosphäre bewegt, bevor sich der Staub bildet, der den Stern zu verdunkeln scheint", sagt die leitende Forscherin Andrea Dupree, stellvertretende Direktorin des Zentrums für Astrophysik | Harvard & Smithsonian. "Wir konnten den Effekt einer dichten, heißen Region im südöstlichen Teil des Sterns sehen, die sich nach außen bewegt. Dieses Material war zwei- bis viermal heller als die normale Helligkeit des Sterns. Und dann, etwa einen Monat später, verdunkelte sich die Südhalbkugel von Beteigeuze auffallend, als der Stern schwächer wurde. Wir halten es für möglich, dass eine dunkle Wolke aus dem von Hubble entdeckten Ausstoß resultierte.“

Von besonderer Bedeutung während der Zeit der großen Verdunklung waren Geschwindigkeitsmessungen der äußeren Schichten von Beteigeuze mit dem STELLA-Teleskop des AIP auf Teneriffa, dessen Beobachtungen die von Hubble ergänzen. „STELLA wurde zur Beobachtung einzelner Objekte über einen sehr langen Zeitraum – insbesondere magnetisch aktiver Sterne – konstruiert. Es eignet sich perfekt für die Beobachtung heller Sterne wie Beteigeuze. STELLA beobachtete den Stern bereits seit 2006 praktisch in jeder klaren Nacht“, erklärt Klaus Strassmeier, Co-Autor der Studie und Direktor am AIP.

Obwohl die Ursache des Ausbruchs nicht bekannt ist, hält es das Forschungsteam für wahrscheinlich, dass er mit dem Pulsationszyklus des Sterns zusammenhängt und dadurch begünstigt wurde. Dieser setzte sich während des gesamten Ereignisses normal fort. Die AIP-Wissenschaftler setzten STELLA ein, um Veränderungen in der Geschwindigkeit des Plasmas auf der Sternoberfläche zu messen, während es im Laufe des Pulsationszyklus auf- und abstieg. Als das heiße Material aufstieg, dehnte sich der Stern in seinem Zyklus zur gleichen Zeit aus. Die Pulsation, die sich von Beteigeuze nach außen hin ausbreitete, hat möglicherweise dazu beigetragen, das ausströmende Plasma durch die Atmosphäre zu treiben.

„Hätte ein großer und sehr kühler Sternfleck die Verdunklung verursacht, wären die Geschwindigkeiten des Plasmas nicht der Pulsation, sondern der Rotation des Sterns gefolgt. Diese ist übrigens sehr langsam und beträgt viele Jahre. Sie hätte daher nicht zeigen können, was STELLA beobachtete, und schon gar nicht eine Umkehrung der Geschwindigkeit des Plasmas, als der Stern am schwächsten war“, schließt Strassmeier.

 

Künstlerische Darstellung des Roten Überriesen Beteigeuze. Die unerwartete Verdunklung des Sterns wurde höchstwahrscheinlich durch eine ungeheure Menge heißen Materials verursacht, das der brodelnde Stern weit in den Weltraum schleuderte. Dort kühlte das Material ab und von der Erde aus gesehen blockierte die entstandene Staubwolke das Licht von etwa einem Viertel der Oberfläche des Sterns.

Credit: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)


Wissenschaftlicher Kontakt AIP

Prof. Dr. Klaus Strassmeier, 0331 7499 295, kstrassmeier@aip.de

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Franziska Gräfe, 0331 7499 802, presse@aip.de

STELLA

https://www.aip.de/de/forschung/forschungsinfrastruktur/stella

Originalpublikation

Andrea K. Dupree, Klaus G. Strassmeier, Lynn D. Matthews, Han Uitenbroek, Thomas Calderwood, Thomas Granzer, Edward F. Guinan, Reimar Leike, Miguel Montargès, Anita M. S. Richards, Richard Wasatonic, and Michael Weber (2020): Spatially Resolved Ultraviolet Spectroscopy of the Great Dimming of Betelgeuse. The Astrophysical Journal, 899, 68

https://doi.org/10.3847/1538-4357/aba516

 

Pressemitteilungen und weitere Bilder

https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020-44

https://www.spacetelescope.org/news/heic2014/

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-satellite-s-lone-view-of-betelgeuse-reveals-more-strange-behavior/

https://www.cfa.harvard.edu/news/2020-17

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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Der ultimative RAVE: finale Datenveröffentlichung

RAVE beobachtete fast eine halbe Million Sterne unserer Galaxie. Die Sonne befindet sich im Zentrum des Koordinatensystems. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbild (Hintergrund): R. Hurt (SSC); NASA/JPL-Caltech

Der ultimative RAVE: finale Datenveröffentlichung

27. Juli 2020. Wie bewegen sich die Sterne in unserer Milchstraße? Mehr als ein Jahrzehnt lang untersuchte RAVE, eine der ersten und größten systematischen spektroskopischen Himmelsdurchmusterun...

Das RAdial Velocity Experiment RAVE ist eine spektroskopische Durchmusterung der südlichen Hemisphäre. Sie wurde entwickelt, um ein vollständiges Bild der Bewegungen von Sternen in der weiteren Umgebung der Sonne zu erhalten. Mit Hilfe der Spektroskopie wird das Licht eines Sterns in seine Regenbogenfarben zerlegt. Durch die Analyse der Spektren lässt sich die Radialgeschwindigkeit eines Sterns - seine Bewegung in Blickrichtung der Beobachtung - bestimmen. Darüber hinaus ermöglichen Sternspektren auch die Bestimmung von Sternparametern wie Temperatur, Oberflächenschwerkraft und individuelle chemische Zusammensetzung. Um die Struktur und Form unserer Galaxie nachzuvollziehen, zeichnete RAVE erfolgreich 518.387 Spektren für 451.783 Milchstraßensterne auf.

In der Astronomie ist man nicht nur gewohnt, in großen Zeitskalen zu denken - die Projekte sind oft ebenfalls langjährige Unterfangen. RAVE beobachtete den Himmel in fast jeder klaren Nacht zwischen 2003 und 2013 am 1,2-Meter-Schmidt-Teleskop am Anglo-Australian Observatory in Siding Spring in Australien. Für die Himmelsdurchmusterung kam ein spezieller faseroptischer Aufbau zum Einsatz, um gleichzeitig mit einer einzelnen Beobachtung Spektren von bis zu 150 Sternen aufzuzeichnen. Damit gelang es, eine große Anzahl von Objekten ins Visier zu nehmen – die größte spektroskopische Durchmusterung vor RAVE umfasste nur etwa 14.000 Objekte. Auf diese Weise ergab die Himmelsdurchmusterung eine umfangreiche Stichprobe der Sterne um unsere Sonne, die sich ungefähr in einem Volumen mit einem Durchmesser von 15.000 Lichtjahren befinden.

In den letzten 15 Jahren veröffentlichte RAVE eine zunehmende Anzahl von Sternen und verbesserten Datenprodukten. Die abschließende RAVE-Datenveröffentlichung liefert nicht nur zum ersten Mal die Spektren aller RAVE-Sterne; die Sterne wurden zudem auch mit denen aus dem DR2-Katalog des Satelliten Gaia abgeglichen. Dank der von Gaia gemessenen Entfernungen und Eigenbewegungen ließen sich erheblich verbesserte Sterntemperaturen, Oberflächenschwerkräfte und die chemische Zusammensetzung der Sternatmosphären ableiten.

„Die RAVE-Datenveröffentlichungen lieferten neue Erkenntnisse über die Bewegung der Sterne und die chemische Zusammensetzung unserer Milchstraße“, betont Matthias Steinmetz, Leiter der RAVE-Kollaboration und wissenschaftlicher Vorstand am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). „Mit der finalen Datenveröffentlichung wird eine der ersten systematischen spektroskopischen Untersuchungen zur Galaktischen Archäologie abgeschlossen. Es ist wirklich aufregend, dass dieses 15-jährige Projekt nun zu Ende geht. Dank RAVE haben wir neue Erkenntnisse über die Struktur und Zusammensetzung unserer Milchstraße gewonnen.“

Zu den wichtigsten Ergebnissen von RAVE gehört die Bestimmung der Mindestgeschwindigkeit, die ein Stern benötigt, um der Anziehungskraft der Milchstraße zu entkommen. Die Ergebnisse bestätigten, dass Dunkle Materie, eine unsichtbare Komponente des Universums noch unbekannter Natur, die Masse unserer Galaxie dominiert. Mit RAVE konnte gezeigt werden, dass die Milchstraßenscheibe asymmetrisch ist und aufgrund der Wechselwirkung mit Spiralarmen und dem Einfallen von Satellitengalaxien flattert. RAVE ermöglichte auch die Identifizierung von Sternströmen in der Sonnenumgebung. Diese Sternströme sind die Überreste auseinander gerissener älterer Zwerggalaxien, die in der Vergangenheit mit unserer Milchstraße verschmolzen sind. Die chemischen Elementhäufigkeiten der beobachteten Sterne geben wichtige Hinweise auf die chemische Zusammensetzung und die Metallanreicherung des interstellaren Mediums durch Sterne unterschiedlichen Alters und Metallgehalts. Mit RAVE konnten Astronominnen und Astronomen auch effizient nach den allerersten und sehr metallarmen Sternen, die Hinweise auf die Sternentstehung und die chemische Entwicklung der Milchstraße geben, suchen.

Die RAVE-Kollaboration wird vom AIP koordiniert und besteht aus Forschenden aus über 20 Institutionen weltweit. Seit der ersten Datenveröffentlichung wurden mehr als 100 begutachtete wissenschaftliche Artikel auf der Grundlage von RAVE-Daten veröffentlicht.

 

RAVE beobachtete fast eine halbe Million Sterne unserer Galaxie. Die Sonne befindet sich im Zentrum des Koordinatensystems. Die Farben stellen Radialgeschwindigkeiten dar: sich entfernende Sterne sind rot, sich nähernde Sterne blau dargestellt. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbild (Hintergrund): R. Hurt (SSC); NASA/JPL-Caltech

Karte des Nachthimmels, zentriert auf die Milchstraße mit von RAVE beobachteten Sternen. Mehr als 6000 Beobachtungsfelder hauptsächlich vom südlichen Himmel (unterhalb des Himmelsäquators, rote Linie) mit etwa einer halben Million Sterne wurden beobachtet. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbild (Hintergrund): ESO/S. Brunier

Die von RAVE beobachteten Sterne sind vom südlichen Sternhimmel, weil sich das  UK-Schmidt-Teleskop in Australien befindet. Es gibt nur wenige Beobachtungsfelder in der Nähe der Milchstraßenscheibe (zentraler Bereich), weil es in dieser dicht besiedelten Umgebung viel schwieriger ist, einzelne Sterne zu analysieren. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration

Dieser Film zeigt die von RAVE beobachteten Sterne von 2003 bis 2013, zunächst auf einer Karte des Himmels und dann als 3D-Verteilung in der Milchstraße. Werden die Sterne nach ihrer Metallizität eingefärbt, zeigt sich der Trend für geringere Metallizitäten in größeren Entfernungen von der galaktischen Ebene. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbilder (Hintergrund): ESO/S. Brunier, R. Hurt (SSC), NASA/JPL-Caltech

 

Wissenschaftlicher Kontakt
Prof. Dr. Matthias Steinmetz, 0331 7499 800, msteinmetz@aip.de

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

 

RAVE-Webseite
www.rave-survey.org

Originalpublikationen

The Sixth Data Release of the Radial Velocity Experiment (RAVE) -- I: Survey Description, Spectra and Radial Velocities

arXiv: https://arxiv.org/abs/2002.04377

Astronomical Journal: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab9ab9

The Sixth Data Release of the Radial Velocity Experiment (RAVE) -- II: Stellar Atmospheric Parameters, Chemical Abundances and Distances

arXiv: https://arxiv.org/abs/2002.04512

Astronomical Journal: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab9ab8

 

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Erste Bilder der Sonne von Solar Orbiter

Das Erscheinungsbild der Sonne bei einer Wellenlänge von 17 Nanometern, die im extremen ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Credit: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

Erste Bilder der Sonne von Solar Orbiter

16. Juli 2020. Solar Orbiter, eine Mission der Weltraumorganisationen ESA und NASA, veröffentlicht erstmals Bilder, die unseren Heimatstern so nah zeigen wie noch nie. Zuvor konnte die Erprobungsp...

Vor fünf Monaten startete Solar Orbiter seine Reise zur Sonne. Zwischen Mitte März und Mitte Juni wurden die zehn Instrumente an Bord eingeschaltet und getestet, zudem führte die Raumsonde ihre erste Annäherung an die Sonne durch. Kurz darauf konnten die internationalen Wissenschaftsteams zum ersten Mal alle Instrumente gemeinsam prüfen.

Neben dem sichtbaren Licht sendet die Sonne auch Röntgenstrahlung aus, vor allem während Sonneneruptionen. Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ist bei der Mission hauptsächlich an dem Röntgenteleskop STIX (Spectrometer/Telescope for Imaging X-Ray) beteiligt. Mit diesem Instrument lassen sich besonders heiße Regionen beobachten, die nur während Sonneneruptionen entstehen. Der Rest der Sonne ist im Röntgenlicht nicht sichtbar, daher braucht STIX ein eigenes System, dass die Orientierung zur Sonne präzise misst. Das Team am AIP entwickelte und baute das STIX Aspect System (SAS) und betreibt dies nun auch während der Mission. Nur damit können die Röntgenbilder mit den Aufnahmen der anderen Instrumente in Beziehung gesetzt werden.

Die nun veröffentlichten ersten Bilder, die Solar Orbiter von der Sonne aufgenommen hat, enthüllen bisher ungekannte Details. Die Aufnahmen zeigen zahlreiche kleine Sonneneruptionen, die aufgrund ihres Erscheinungsbildes „Lagerfeuer“ genannt werden. Bereits jetzt lässt sich daran das enorme Potential der Mission erkennen, deren wissenschaftliche Phase im November 2021 beginnt und bis 2029 andauert.

„Alle Instrumententeile von STIX, wie z. B. die 32 Röntgendetektoren, funktionieren wie geplant. Wir Sonnenphysiker am AIP waren natürlich sehr gespannt. Zu unserer Freude sehen wir, dass SAS wie erwartet gute Daten liefert. Während der Erprobungsphase konnten wir erkennen, wie sich der Sonnendurchmesser stetig vergrößert, da sich die Sonde der Sonne nähert“, erläutert Gottfried Mann, Leiter des STIX-Teams am AIP.

Am 10. Februar 2020 startete die Weltraumsonde Solar Orbiter. Die Mission soll die Sonne in den nächsten Jahren umkreisen und sich ihr bis auf einen Abstand von 42 Millionen Kilometern nähern. Solar Orbiter trägt sechs Fernerkundungsinstrumente und Teleskope, die die Sonne und ihre Umgebung abbilden, sowie vier In-situ-Instrumente, die die Eigenschaften in der Umgebung des Raumschiffs messen. Durch den Vergleich der Daten aus beiden Instrumentensätzen erhält die Wissenschaft Einblicke in die Entstehung des Sonnenwindes – des Stroms geladener Teilchen von der Sonne, der das gesamte Sonnensystem beeinflusst.

Während Ausbrüchen auf der Sonne wird eine enorme Menge hochenergetischer Elektronen erzeugt. Diese Elektronen spielen eine wichtige Rolle, da sie einen großen Teil der bei dem Ausbruch freigesetzten Energie tragen. Das AIP ist mit dem Energetic Particle Detektor (EPD) an einem weiteren Instrument beteiligt. EPD kann direkt diese Elektronen messen, wenn sie auf die Sonde treffen. Durch die vom DLR geförderte Teilnahme an den Instrumenten STIX und EPD wird das AIP in den nächsten Jahren in der Lage sein, die Prozesse der hochenergetischen Elektronen in ihrer Gesamtheit zu erforschen. Die Sonnenaktivität – auch als Weltraum-Wetter bezeichnet – kann unser Klima und die technische Zivilisation stark beeinflussen. Solar Orbiter hat das Ziel, die Prozesse auf der Sonne und ihre Auswirkungen auf unsere Erde zu untersuchen.

 

Schematische Darstellung von Solar Orbiter mit allen Instrumenten an Bord. Credit: ESA.

 

Wissenschaftlicher Kontakt

Prof. Dr. Gottfried Mann, 0331 7499 292, gmann@aip.de

Pressekontakt

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

Pressemitteilung der ESA

https://bit.ly/ESA_SolarOrbiter_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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