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18. April | Babelsberger Sternennacht

Credit: ESO/L. Wisotzki

18. April | Babelsberger Sternennacht

Am Donnerstag, 18. April 2019, ab 19.15 Uhr lädt das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) zur nächsten Babelsberger Sternennacht ein. Prof. Dr. Lutz Wisotzki hält einen Vortrag zum Th...

Die Beobachtung ferner Galaxien ist immer auch ein Blick in die Vergangenheit. Mit modernen Teleskopen können wir inzwischen bis in die Frühphasen des Universums zurückblicken und daraus rekonstruieren, wie sich kosmische Strukturen nach und nach aufgebaut haben.
Bei dieser Sternennacht gibt Prof. Dr. Lutz Wisotzki einen Überblick über den Stand der Forschung und berichtet auch über unsere eigenen Beiträge zu neuen Erkenntnissen in diesem Gebiet.

Im Anschluss bieten wir eine Führung über das Gelände und – bei klarer Sicht – die Beobachtung an einem unserer Spiegelteleskope an.

Wir freuen uns auf euren Besuch!

Freier Eintritt, keine Anmeldung erforderlich.

Veranstaltungsort: AIP, An der Sternwarte 16, 14482 Potsdam

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AIP im Europäischen Wettbewerb für Wissens- und Technologietransfer gefördert

Credits: NASA, Zarya Maxim/stock.adobe.com; Montage: Universität Potsdam, ZIM

AIP im Europäischen Wettbewerb für Wissens- und Technologietransfer gefördert

8. April 2019. Von der Galaxienforschung zur Krebsbekämpfung – das Kompetenzzentrum innoFSPEC des Leibniz- Institut für Astrophysik (AIP) erhält eine Förderung zur Entwicklung bahnbrechender ...

Die prämierte Transferidee beruht auf den Leistungen in der Übertragung von Hochtechnologie aus der Astronomie in die Krebsdiagnostik. Ziel ist eine Optikdesignstudie zur Entwicklung eines für klinische Studien geeigneten Prototypen. Das innoFSPEC-Team unter Leitung von Prof. Martin Roth bewarb sich gemeinsam mit dem Industriepartner Winlight Systems (Frankreich) erfolgreich im Attract-Wettbewerb. In einer einjährigen Förderphase werden nun das Team und Winlight im Rahmen der Transferidee „3D- CANCER-SPEC“ aus einem Laborexperiment zur Krebsdiagnostik, das auf einem Original-MUSE- Spektrographen beruht, ein kompaktes Gerät für Untersuchungen entwickeln. Das Konzept soll in einem wissenschaftlichen Journal und mit einem Vortrag auf der Attract-Abschlusskonferenz im September 2020 in Brüssel der Öffentlichkeit präsentiert werden. Es wird erwartet, dass mit dieser Unterstützung Fördermittelgeber oder Industrieunternehmen die Finanzierung eines medizinischen Geräts vorantreiben.

Grundlagenforschung, wie sie am AIP betrieben wird, erzeugt Spitzenleistungen in der Entwicklung von Hochtechnologien. Beispiele sind unter anderem die bildgebende Spektroskopie mit Instrumenten wie PMAS und MUSE und die Auswertung riesiger Datenmengen (Big Data) mit Künstlicher Intelligenz im Bereich eScience. Seit seiner Gründung im Jahr 2009 engagiert sich das Zentrum für Innovationskompetenz innoFSPEC Potsdam neben Grundlagenforschung in optischen Technologien und der Photonik für die Nutzbarmachung von dabei entwickelter Hochtechnologie für Wirtschaft und Gesellschaft. Ein Beispiel hierfür ist die Übertragung von bildgebender Spektroskopie aus der Astronomie in die minimal-invasive Krebsdiagnostik. Dieses Experiment in Zusammenarbeit mit der Charité Universitätsmedizin wurde im Jahr 2018 mit einer Publikation in dem renommierten Fachjournal Journal of Biomedical Optics erfolgreich abgeschlossen. Zusätzlich widmen sich im Rahmen des Engagements im Leibniz-Forschungsverbund Gesundheitstechnologien zwei Folgeprojekte mit Partnern aus der Industrie und der Leibniz-Gesellschaft der Diagnostik von Blasenkrebs und technischen Verbesserungen für den Einsatz im OP — hier kam es bereits zu einer Patentanmeldung.

Ein erklärtes Ziel im Pakt für Forschung und Innovation ist es, den Austausch der Wissenschaft mit Wirtschaft und Gesellschaft zu stärken. Vor diesem Hintergrund haben die großen europäischen Forschungsorganisationen wie das Hochenergielabor CERN, das Röntgenlaserlabor XFEL, oder die Europäische Südsternwarte ESO den Wettbewerb ATTRACT ausgelobt, bei dem Fördermittel von insgesamt 17 Millionen Euro von der Europäischen Kommission bereitgestellt werden. In dem Vorhaben werden insgesamt 170 herausragende Transferideen im Bereich der Technologien von Detektion und Bildgebung prämiert. Dazu zählen vielversprechende Anwendungsinnovationen in Mikroelektronik, Information und Kommunikation oder Lebenswissenschaften und Medizintechnik.

Der Sprecher des Zentrums innoFSPEC Potsdam, Prof. Dr. Martin Roth, berichtet am 10. April 2019 in der Wissenschaftsetage Potsdam in der Vortragsreihe „Potsdamer Köpfe“ unter dem Titel „Was geschieht in kleinen Molekülen und großen Galaxien?“ über Grundlagenforschung und das Transferprojekt.

 

Attract Website

https://attract-eu.com/

innoFSPEC Website

https://innofspec.de/

Mehr über Muse

https://www.aip.de/de/forschung/research-area-drt/development-of-research-technology-and-infrastructure-1/3d-spectroscopy/muse

Wissenschaftlicher Kontakt

Prof. Dr. Martin Matthias Roth, 0331-7499-313, mmroth@aip.de

Medienkontakt

Sarah Hönig, 0331-7499 803, presse@aip.de

Veröffentlichung

Elmar Schmälzlin, Benito Moralejo, Ingo Gersonde, Johannes Schleusener, Maxim E. Darvin, Gisela Thiede, Martin M. Roth, “ Nonscanning large-area Raman imaging for ex vivo /in vivo skin cancer discrimination,” J. Biomed. Opt. 23 (10), 105001 (2018)

https://doi.org/10.1117/1.JBO.23.10.105001

 

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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Nahe Galaxie bringt Licht ins Dunkel des frühen Universums

“Green pea”-Galaxie NGC 2366, aufgelöst in tausende blaue (junge) Sterne in einem 3.5m/MOSCA Farbbild. Nebel erscheinen als rote/rosa Bereiche. Mrk 71, der hellste Nebel, ist durch den Pfeil markiert. Credits: J. van Eymeren & A. R. López- Sánchez (ATNF)

Nahe Galaxie bringt Licht ins Dunkel des frühen Universums

25. März 2019. Ein Team von Astronominnen und Astronomen hat entdeckt, wie energiereiche Photonen einer nahegelegenen Galaxie entkommen. Auf diese Weise erleuchtete wahrscheinlich auch die erste G...

Astronominnen und Astronomen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) haben zum ersten Mal den komplexen Mechanismus, wie ultraviolettes Licht aus Galaxien entkommt, mit Hilfe des in Potsdam entwickelten Instruments Potsdam Multi-Aperture Spektrophotometer (PMAS) untersucht. Eine detaillierte physikalische Analyse der jetzt veröffentlichten einmaligen Beobachtungen am Calar Alto Observatorium in Spanien belegt, dass aus einer untersuchten Galaxie Gas mit Überschallgeschwindigkeit ausströmt. Ein ähnlicher Prozess fand wahrscheinlich im frühen Universum statt.

Die Reionisierungsepoche

Das frühe Universum war ein dunkler Ort. Wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall bildeten sich die ersten Sterne. Deren ultraviolette Strahlung ionisierte die Wasserstoffatome, die das Weltall bevölkerten und bis dato die Strahlung absorbierten. Dieser Vorgang wird als Reionisierungsepoche bezeichnet, die dazu führte, dass das Universum transparent für Licht (und damit beobachtbar) wurde. Nun haben Astronominnen und Astronomen das PMAS Instrument dafür genutzt, eine sogenannte „Green Pea“-Galaxie zu untersuchen. Diese stellen ein lokales Gegenstück zu den ersten Galaxien dar und zeigen, wie ultraviolettes Licht ausgesendet und ferne Regionen in einem ähnlichen Prozess ionisiert werden. „Wegen der enormen Entfernung können wir die Galaxien, die die ersten Sterne beherbergten, nicht beobachten, auch nicht mit den in Zukunft geplanten Teleskopen. Wir können jedoch lokale Gegenstücke dazu finden und stattdessen untersuchen. Diese haben einen lustigen Namen, Green Pea, weil sie grün leuchten“, sagt Dr. Genoveva Micheva, Astronomin am AIP und Erstautorin der Studie.

Die der Erde nächste „Green Pea“-Galaxie ist NGC 2366, eine Zwerggalaxie mit unregelmäßigem Aussehen, die der Großen Magellanschen Wolke ähnelt. Mit nur 11 Millionen Lichtjahren Entfernung ist NGC 2366 nah genug, um sie im Detail untersuchen zu können. In ihrem südlichen Gebiet liegt Mrk 71, ein riesiger Nebel und zwei Ansammlungen junger, heißer Sterne, die das Gas (größtenteils Wasserstoff) um sie herum erleuchten. Solche großen nebelartigen Komplexe sind ein Ort aktiver und anhaltender Entstehung von Sternen.

Wie ultraviolettes Licht entkommt

Mrk 71 dominiert durch seine Größe die Ionisierungseigenschaften der gesamten Galaxie NGC 2366. Es werden Photonen ausgestoßen, die so energiereich sind, dass sie das einzelne Elektron jedes Wasserstoffatoms in ihrer Nähe herauslösen können. Energiereiches ultraviolettes Licht, von dem Astronominnen und Astronomen annehmen, dass es für die Reionisierungsepoche verantwortlich war, entkommt den Grenzen dieser Galaxie. Dieses Licht reagiert extrem empfindlich auf Gas und Staub und wird von beiden absorbiert und zerstreut. Aus diesem Grund war bisher nicht bekannt, wie es entkommt.

Als Micheva und ihr Team diese Region mit dem PMAS Instrument am Calar Alto Observatorium untersuchten, entdeckten sie Hinweise auf eine sehr schnelle doppelkonische Gasausströmung, wahrscheinlich ausgelöst von Sternentstehungsaktivitäten. Die Ausströmung von Gas beginnt bei einem jungen Sternhaufen mit mehrerer zehnfacher Sonnenmasse, der ursprünglich vom Hubble- Weltraumteleskop entdeckt wurde. Durch diese Ausströmung entsteht ein Loch im Gas, wodurch das energetische ultraviolette Licht ungehindert entkommen kann. „Stützende Beweise für dieses Szenario liefern uns die Erstellung und Untersuchung räumlicher Karten der Elektronentemperatur und –dichte sowie der Schallgeschwindigkeit und der Machzahl“, sagt Micheva. In Mrk 71 ist die durchschnittliche Machzahl, die das Verhältnis von Geschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit angibt, im Überschallbereich und steigt außerhalb des Kerns der Region sogar noch weiter an. Dies weist auf einen plötzlichen Abfall der Gasdichte hin. „Wir zeigen, dass dieser Dichteabfall sehr dramatisch sein kann und ausreicht, sie soweit zu reduzieren, dass das Gas transparent für ionisierende Photonen wird“, betont Micheva.

Es ist wahrscheinlich, dass ein ähnlicher Prozess im entfernten (frühen) Universum stattfand, bei dem gewaltige Ausströmungen das dichte Gas ihrer Heimatgalaxien durchbrechen und so den Weg freimachen konnten, wodurch das Universum nach seinem dunklen Anfang transparent wurde.

Das Deutsch-Spanische Astronomische Zentrum (CAHA) in Calar Alto befindet sich in der Sierra de Los Filabres (Andalusien, Südspanien) nördlich von Almeria. Es wird gemeinsam vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und dem Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) in Granada/Spanien betrieben. Junta de Andalucía wird in Kürze die Copartnerschaft von MPIA beim Calar Alto Observatorium übernehmen.

 

Originalpublikation

G. Micheva et al. “IFU investigation of possible Lyman continuum escape from Mrk71/NGC 2366”

https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2019/03/aa34838-18/aa34838-18.html

Pressemitteilung von CAHA

http://www.caha.es/

Mehr zu PMAS

https://www.aip.de/de/forschung/research-area-drt/development-of-research-technology-and-infrastructure-1/3d-spectroscopy/pmas

Wissenschaftlicher Kontakt

Dr. Genoveva Micheva, 0331-7499-657, gmicheva@aip.de

Medienkontakt

Sarah Hönig, 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 das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

 

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Girls' Day/Zukunftstag 2019

Der diesjährige Girls’ Day/Zukunftstag am 28. März bietet Mädchen und Jungen erneut einen Einblick in Berufsfelder, in denen Frauen bzw. Männer bisher unterrepräsentiert sind. Das Leibniz-In...

Die Mädchen im Alter zwischen 10 und 16 Jahren können den Arbeitsalltag einer Astrophysikerin kennenlernen und mehr über den Arbeitsalltag an einem Forschungsinstitut erfahren.Mitarbeiterinnen des AIP zeigen anhand aktueller Projekte, wie wissenschaftliches Arbeiten funktioniert und stehen den Schülerinnen Rede und Antwort: Sie erfahren mehr über unsere direkte kosmische Nachbarschaft, die Dimensionen im Weltall und tauchen ein in die Rätsel der Galaxienforschung. Außerdem blicken sie hinter die Kulissen des historischen Geländes der Sternwarte  Babelsberg und schauen – bei  geeigneten Wetterverhältnissen – selbst durchs Teleskop in den Himmel.

Die auf zwanzig Teilnehmerinnen begrenzten Plätze waren bereits nach kurzer Zeit ausgebucht.

Pressekontakt:

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

Weitere Informationen:

https://www.girls-day.de

http://zukunftstagbrandenburg.de

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Kartographie eines fernen Sterns

Das Magnetfeld des Sterns II Pegasi. Gezeigt ist die Extrapolation des Magnetfeldes auf 2,2 Sternradien. Offene Feldlinien werden farbig dargestellt (Magenta: negative Polarität, grün: positive Polarität, geschlossene Schleifen sind weiß). Credit: AIP

Kartographie eines fernen Sterns

19. März 2019. Der am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) gefertigte Spektrograph PEPSI zeigt erste Aufnahmen der Struktur des Magnetfelds auf der Oberfläche eines weit entfernten Ste...

Selbst mit den größten Teleskopen erscheinen die Oberflächen entfernter Sterne normalerweise nur als Lichtpunkte. Eine detaillierte Auflösung wird erst mittels einer speziellen Technik, der sogenannten Doppler-Tomographie, möglich. Dafür werden ein hochauflösender Spektrograph, ein großes Teleskop, ausreichend Beobachtungszeit und eine präzise Analysesoftware benötigt. Jede Linie im Spektrum eines Sterns kann als komprimiertes, eindimensionales Bild der Sternoberfläche betrachtet werden, die wenn der Stern rotiert, durch den Doppler-Effekt verbreitert wird. Hat ein Stern auf seiner Oberfläche Flecken, analog zu den Sonnenflecken auf unserer Sonne, werden diese durch den Doppler-Effekt verbreiterten Spektrallinien verformt. Mehrere Aufnahmen dieser Spektrallinien während einer kompletten Sternumdrehung können dann in eine zweidimensionale Temperatur- (oder Helligkeits-) Karte übersetzt werden. Die Methode, so eine ansonsten unaufgelöste Sternoberfläche abzubilden, ist mit der Kernspintomographie in der Medizin vergleichbar.

Das Instrument PEPSI (The Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument) geht jedoch einen entscheidenden Schritt weiter. Durch seine zwei Polarimeter, die dem Spektrographen zusätzlich polarisiertes Licht zuführen, kann auch der Einfluss des ansonsten versteckten Zeeman-Effekts erfasst werden. Der Zeeman-Effekt bezeichnet die Aufspaltung und Polarisation von Spektrallinien durch ein Magnetfeld. Wenn man den Zeeman-Effekt mit dem Doppler-Effekt kombiniert entschlüsselt, ist es möglich, die Magnetfeldgeometrie des Sterns zu rekonstruieren. Diese Kartographie in polarisiertem Licht nennt sich dann Zeeman-Doppler-Imaging.

Mit PEPSI-Beobachtungen am Large Binocular Telescope (LBT) gelang es einem Team von Astronomen des AIP, eine einmalige Serie hochaufgelöster polarisierter Spektren des rotierenden Sterns II Pegasi aufzuzeichnen. „Der Stern hat eine Rotationsdauer von 6,7 Tagen, weswegen er sich in Hinblick auf die benötigte Beobachtungszeit am LBT eignet,“ sagt der Autor der Studie und Projektleiter von PEPSI, Prof. Dr. Klaus Strassmeier vom AIP. „Und mit sieben aufeinanderfolgenden klaren Nächten hatten wir außerdem sehr viel Glück,“ ergänzt Dr. Ilya Ilyin, Wissenschaftler im PEPSI Projekt. Die Analyse der Beobachtungen erfolgte mit der am AIP entwickelten Software für hochaufgelöste Spektrallinienprofile iMap. Überraschend für das Wissenschaftlerteam war, dass sowohl warme als auch kalte Sonnenflecken rekonstruiert wurden und diese mit umgekehrter Polung erschienen.

„Die warmen Bereiche des Sterns zeigen eine positive Polung, während die meisten kalten Stellen eine negative oder gemischte Polung vorweisen,“ sagt Dr. Thorsten Carroll, Projektleiter von iMap. Die Fleckenverteilung auf II Peg hat keine direkte Entsprechung auf der Sonne. Die einzelnen Flecken erscheinen vergleichsweise riesig, rund tausendmal größer als die Flecken auf unserer Sonne. „Wir erklären die koexistierenden warmen Flecken auf II Peg mit dem Erhitzen durch eine Schockfront im Plasmafluss zwischen Regionen unterschiedlicher Polarität“, fasst Strassmeier zusammen. "PEPSI ist sowohl als Spektrograph als auch als Spektropolarimeter einzigartig in der heutigen Welt astronomischer Instrumente und wird bedeutende Beiträge zur Sternphysik leisten", fügt Christian Veillet, Direktor des LBT Observatory, hinzu. "Die Notwendigkeit, die Sterne, die Exoplaneten beherbergen, sowie die Planeten selbst durch Transitbeobachtungen zu charakterisieren, wird PEPSI zu einem gefragten Instrument für die Mitglieder der LBT-Gemeinschaft machen.“

 

Stern II Pegasi
Darstellung des Doppler-Effekts (oben) und Zeeman-Doppler-Imaging (unten) von II Pegasi. Credit: AIP

 

Weitere Informationen

https://pepsi.aip.de

http://www.lbto.org/

Wissenschaftlicher Kontakt

Prof. Dr. Klaus G. Strassmeier, 0331-7499-223, kstrassmeier@aip.de

Dr. Thorsten Carroll, 0331-7499-207, tcarroll@aip.de

Dr. Ilya Ilyin, 0331-7499-269, ilyin@aip.de

Dr. Christian Veillet (LBTO), +1 (520) 621-5286, cveillet@lbto.org

Medienkontakt

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

Originalpublikation

K. G. Strassmeier, T. A. Carroll, & I. V. Ilyin, Warm and cool starspots with opposite polarities. A high-resolution Zeeman-Doppler-Imaging study of II Pegasi with PEPSI, A&A, im Druck; arXiv:190211201S

Videos und Bilder

http://bit.ly/PEPSI_Movies

see “II Peg” at https://pepsi.aip.de

Pressemitteilung des LBT:

http://www.lbto.org/pepsi-pol-2019.html

 

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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