Max-Planck-Institut für Astronomie

Präsentation zum Thema: "Max-Planck-Institut für Astronomie"—  Präsentation transkript:

1 Max-Planck-Institut für Astronomie
Namen ändern! Kurze Vorstellung der eigenen Person, eventuell auch Stichpunktartig aus der eigenen Vita erzählen. Herzlich Willkommen Mathias Jäger Hintergrund: Sternentstehung in der Großen Magellanschen Wolke (NASA, ESA, MPIA)

2 Überblick Organisation und Aufbau des Instituts Wissenschaft am MPIA
Struktur des Vortrags: Zuerst etwas über den Aufbau des Instituts, dann über die Wissenschaft, die hier am Institut betrieben wird.

3 Organisation und Aufbau des Instituts
Max-Planck Gesellschaft Unabhängig von Universitäten Grundlagenforschung in Natur-, Sozial- und Geisteswissenschaften 80 Institute in Deutschland Davon 8 für Astronomie/Astrophysik MPI Astronomie, Heidelberg MPI Astrophysik, Garching MPI extraterrestrische Physik, Garching MPI Kernphysik, Heidelberg MPI Radioastrononomie, Bonn MPI Sonnensystemforschung, Katlenburg MPI Gravitationsphysik, Potsdam und Hannover Eigenschaften der Max Planck Gesellschaft: Sie ist unabhängig von den Universitäten und kann sich daher auf die Forschung konzentrieren. Die 80 Institute in Deutschland beschäftigen sich mit der Grundlagenforschung in unterschiedlichen Natur-, Sozial- und Geisteswissenschaften. Von den 80 Instituten widmen sich 8 der Astronomie und Astrophysik.

4 Heidelberg als Standort der Astronomie
Zentrum für Astronomie Heidelberg Astronomisches Rechenzentrum Institut für theoretische Astrophysik Landessternwarte Max-Planck-Institut für Kernphysik (50% Astronomie) Heidelberg ist neben Garching bei München der wichtigste Standort für astronomische Forschung in Deutschland. Die 3 universitären Institute sind im Zentrum für Astronomie Heidelberg zusammengefasst (Astronomisches Rechenzentrum, Institut für theoretische Astrophysik und Landessternwarte). Zudem gibt es 2 Max Planck Institute für astronomische Forschung in Heidelberg und ab 2011 wird das Haus der Astronomie seinen Betrieb aufnehmen. Das Heidelberger Institut für theoretische Studien ist ebenfalls ein Neuzugang in der Stadt und widmet sich in der Astronomie hauptsächlich der Erstellung von kosmologischen Simulationen. Heidelberger Institut für Theoretische Studien Max-Planck-Institut für Astronomie (Haus der Astronomie)

5 Organisation und Aufbau des Instituts
2 große wissenschaftliche Abteilungen Galaxien und Kosmologie Stern- und Planetenentstehung Instrumentierung für Erdgebundene Teleskope Weltraum- Observatorien Theoretische Astrophysik Am MPIA gibt es zwei große Abteilungen: Eine beschäftigt sich mit Stern- und Planetenentstehung, die zweite mit Galaxien und Kosmologie. Beide Abteilungen besitzen unterschiedliche Arbeitsgruppen, die sich mit der Theorie und der Beobachtung der jeweiligen Gebiete befassen. Die Kooperation zwischen den Abteilungen und den Gruppen ist für gewöhnlich sehr gut. Außerdem wird beim Bau von Instrumenten auch darauf geachtet, dass diese in beiden Abteilungen verwendet werden können. Da sich das MPIA auf Forschungen im Infraroten spezialisiert hat, ist dies auch sehr einfach zu bewerkstelligen.

6 Organisation und Aufbau des Instituts
Die Mitarbeiter 275 Mitarbeiter Wissenschaftler: Studenten, Post-docs, Professoren Technische Mitarbeiter: Ingenieure, Elektroniker, Feinmechaniker, Programmierer, Elektriker Nicht-technische Mitarbeiter: Buchhaltung, Bibliothek, Sekretariat, Hausmeister, Kantine, ~25 Nationalitäten: Deutschland, USA, Kanada, GB, Dänemark, Holland, Russland, Kroatien, Österreich, Italien, Spanien, Frankreich, Indonesien, Iran, China, Indien, Ungarn… … Am Institut sind etwa 250 Mitarbeiter beschäftigt. Dazu gehören etwa 50 Studenten. Das MPIA achtet darauf fähiges internationales Personal anzuwerben, so dass wir etwa 25 verschiedene Nationen am Institut vertreten haben (diese Zahl variiert natürlich ständig).

7 Wissenschaft am MPIA Alltag eines Wissenschaflters Projektidee
Datenaufnahme: Beobachtung und Modellierung Datenreduktion: Auswertung Datenanalyse: Wissenschaft Veröffentlichung: Fachzeitschrift Vortrag: Konferenz, andere Institute Wie verläuft eigentlich der Alltag eines Astronomen? Von der Projektidee bis zum Konferenzvortrag. Diese Slide sollte mit persönlichen Daten und Bildern aufgefüllt werden! Am besten mit Bildern / Diagrammen aus der laufenden PhD oder der Master-Arbeit. Projektidee / Nachforschung Beobachtungsantrag (für Beobachter) Beobachtung am Teleskop / Simulation am Großrechner Auswerten und analysieren der erhaltenen Daten Schreiben eines Papers mit den ausgewerteten Ergebnissen Vortrag der Ergebnisse auf Konferenzen

8 Wissenschaft am MPIA Bodengebundene Teleskope
Das MPIA baut Instrumente und besitzt Zugriff oder Beteiligung an den Observatorien Calar Alto (Spanien) La Silla (Chile) Paranal VLT (Chile) Mount Graham LBT (Arizona, USA) Heidelberg E-ELT (Armazones, Chile) Eine Auflistung aller Teleskope, an denen das MPIA einen Anteil hat. VLT: Very Large Telescope LBT: Large Binocular Telescope E-ELT: European –Extremly Large Telescope

9 Wissenschaft am MPIA Bodengebundene Teleskope Calar Alto
Bauzeit 1973 bis 1984 Zusammenarbeit der MPG (MPIA) mit Spanien 1.5 m (E) 1.2 m 80 cm 2.2 m 3.5 m Calar Alto war der Grund für die Errichtung des MPIA. Es sollte Deutschen Astronomen eine Möglichkeit gegeben werden Beobachtungen an modernen Teleskopen durchzuführen, deren Instrumente in Deutschland gebaut werden. Daher verfügte das MPIA auch von Anfang an über eine große technische Abteilung. Die Anlage befindet sich auf dem 2168m hohen Calar Alto in Südspanien (Provinz Almeria) und beherbergt 5 Spiegelteleskope: 3.5m Teleskop (seit 1984 in Betrieb) 2.2 m Teleskop (seit 1979 in Betrieb) 1.2m Teleskop (seit 1975 in Betrieb) 80cm Teleskop (seit 2000 außer Betrieb) 1.5m Teleskop, betrieben von der spanischen Sternwarte in Madrid Das rechte Bild zeigt das 3.5m Teleskop

10 Wissenschaft am MPIA Bodengebundene Teleskope
2.2m Teleskop in La Silla (Chile) Das Teleskop sollte ein Gegenstück zum Calar Alto 2.5m Teleskop auf der Südhalbkugel werden. 18 Teleskope von unterschiedlichen Ländern befinden sich auf La Silla, 6 davon sind noch in Betrieb (3.6m – Exoplaneten; 2.2m – Wide Field Imager; 1.2m – Schweizer Teleskop; 2x1.0m – Gammaausbrüche; 1.5m – Dänisches Allzweckgerät)

11 Wissenschaft am MPIA Bodengebundene Teleskope Very Large Telescope
Paranal, Chile 4 Teleskope mit je einem 8.2m Spiegel Für das VLT baut das MPIA in erster Linie Geräte, wie das MIDI (Mid-Infrared Interferometric Instrument for VLTI), NACO (NAOS-CONICA adaptive optic systems), PARSEC (der Laser für das VLT). Mit dem MIDI sind wir auch stark an der Verwirklichung der Interferometrie am VLT beteiligt. Instrumentenbau MIDI NACO PARSEC

12 Wissenschaft am MPIA Bodengebundene Teleskope
Large Binocular Telescope Arizona, USA MPIA baut Instrumente für Teleskop und Deutschland hat 25% Beteiligung 2 mal 8.4m Spiegel; erreichen zusammen das theoretische Auflösungsvermögen eines 22.8m Spiegels First Light: Okt 2005 Das LBT ist das neueste Teleskop für das MPIA, an welchem das Institut eine Beteiligung von 25% hat und zusätzlich Instrumente herstellt. Mit seinen beiden Spiegeln, welche zusammengeschaltet werden können, erreicht das Teleskop das theoretische Auflösungsvermögen eines Spiegels. Das LBT ist insofern beeindruckend, als es optische Interferometrie und modernste adaptive Optik in sich vereinigt. Zudem ist es das zweitgrößte Einzelteleskop der Welt (nur übertroffen vom Keck-Observatorium mit 10m) und besitzt den größten, aus einem Stück gefertigten Spiegel.

13 Wissenschaft am MPIA Bodengebundene Teleskope E-ELT Armazones, Chile
42m Spiegel -> damit Weltgrößtes Einzelteleskop! Veranschlagte Kosten: € First light: ~2018 Das künftige Flaggschiff der ESO wird das E-ELT, welches in Chile, in Sichtweite vom VLT entstehen soll. Es wird einen 42m Spiegel beherbergen und ungefähr 1 Milliarde Euro kosten. Das angepeilte first light liegt im Moment bei 2018. Untersucht wurden ursprünglich vier Standorte: Argentinien, Chile, Spanien und Marokko. Nach langen Studien entschied man sich dann – wieder einmal – für Chile. Genauer gesagt den Armazones (3060m), der sich in Sichtweite der bisherigen Anlage vom VLT befindet. Mit einem 42m Spiegel wird es das weltweit größte Einzelteleskop sein und 100mal Lichtempfindlicher als die größten bis jetzt existierenden Boden basierenden Teleskope. Eine seiner Aufgaben wird es daher auch sein extrasolare Planeten zu finden und genau zu studieren.

14 Wissenschaft am MPIA Weltraumteleskope mit Beteiligung des MPIA
Herschel ( ?) – Infrarotteleskop James Webb Space Telescope (2014?-???) - Infrarotteleskop GAIA ( ?) - Astrometrie JWST Die Teleskope an denen das MPIA mitwirkt sind praktisch alle im Infraroten tätig. Aktuell befindet sich das Teleskop Herschel im All. Herschel besitzt einen 3.5m Spiegel und eine voraussichtliche Einsatzdauer von 3.5 Jahren. Diesem nachfolgend wird das James Webb Space Telescope (JWST, benannt nach dem verstorbenen Leiter der NASA), welches auch das Hubble ablösen wird. DAS JWST besitzt einen 6.5m Spiegel und wird mit 2 Instrumenten zur Beobachtung im Infraroten ausgestattet. Der Satellit ISO (Infrared Space Observatory; 60cm Spiegel), der von 1995 bis 1998 in Betrieb war, lieferte hierbei bereits viele technische Erkenntnisse, die in die aktuelleren Projekte mit eingeflossen sind. Der Satellit GAIA wiederum soll sich ab 2011 der Positionsbestimmung und Vermessung von Millionen Sternen, Kometen und Asteroiden widmen. Durch die exakte Ortsbestimmung der Sterne wird, durch das „Wackeln“ der Sterne, auch eine immense Zahl an neuen Exoplaneten erwartet (~300000!) GAIA Herschel ISO

15 2. Erde Wissenschaft am MPIA Planeten- und Sternentstehung
Wie entstehen Sterne? Was passiert mit dem Drehimpuls? Wie häufig entstehen Doppelsterne? Welche Masse besitzt der neue Stern? Wie entstehen Braune Zwerge? Wie entstehen die Planeten? Welche chemische Zusammensetzung haben die Sterne/Planeten? Mit folgenden Gebieten beschäftigt man sich in der Abteilung für Sternentstehung…. Eines der neuesten Teilgebiete in der PSF-Gruppe ist die Suche nach neuen Planeten (erster Expolanet wurde 1990 entdeckt), wobei hier immer genauere Methoden zur Anwendung kommen. Jeder ist natürlich begierig darauf der erste zu sein, der die „zweite Erde“ entdeckt: Ein Planet, auf dem Leben, so wie wir es kennen, möglich ist. 2. Erde Suche nach Planeten mit Radial Geschwindigkeit Transit Direkter Aufnahme Astrometrie

16 Wissenschaft am MPIA Sternentstehung in Beobachtung und Theorie
Sternentstehung wird sowohl durch aktive Beobachtung, als auch durch computergestützte Simulationen studiert. Links: Sternentwicklung kann man nur Anhand von Schnappschüssen in ihrer Entwicklung erforschen. Ausgehend von einer Wolke Gas (links oben), zu Sternentstehungsgebieten (rechts oben; Orionnebel), zu Sternen (lins unten) und Planeten (rechts unten) Rechts: In Simulationen kann man nicht nur die Entstehung von normalen Sternen untersuchen, sondern auch Spezialfällen, so wie hier die Entstehung eines Doppelsternsystems.

17 Wissenschaft am MPIA Planetenentstehung in Gasscheiben
Simulation von Theorien zur Entstehung von Planeten in Gasscheiben rund um Sterne. Eine Theorie hierzu ist, dass Planeten durch das Zusammenkleben von Staubteilchen entstehen, welche immer weiter wachsen, bis sie zu km großen Steinen angewachsen sind. Bild zeigt eine künstlerische Interpretation eines extrasolaren Planetensystems, welches sich in Entstehung befindet. Planeten entstehen durch das Zusammenkleben der Staubteilchen bis diese zu km-großen Steinen geworden sind

18 Wissenschaft am MPIA Suche nach Planeten
Radiale Geschwindigkeitsmessung Anzahl der Planeten regelmäßig aktualisieren: Wie überall, wird auch am MPIA nach neuen Planeten gesucht. Es gibt unterschiedliche Methoden solche Planeten zu finden. Radiale Geschwindigkeitsmessung: Stern und Planet bewegen sich um umeinander. Durch die Gegenseitige Massenanziehung kann man das Wackeln des Sterns (nur wenige Meter!) mit Hilfe von Spektren messen (Rot-, Blauverschiebung des Spektrums) Vielen Gruppen muss man noch das Prinzip eines Spektrums und der Rotverschiebung erklären! 460 von 491 Planeten wurden so gefunden (Stand ) Erster extragalaktischer Planet wurde so gefunden (hier am MPIA!)

19 Wissenschaft am MPIA Suche nach Planeten Transit Methode
101 Planeten wurden so gefunden Anzahl der Planeten regelmäßig aktualisieren: Weitere Methode besteht in der Messung der Lichtkurve: Planet, der vor Stern vorbezieht, verdunkelt diesen (wenn er im richtigen Winkel zu uns steht). Diese Verdunkelung liegt im Bereich von 0/00!

20 Wissenschaft am MPIA Kosmologie und Galaxien
In welchem Zeitrahmen entstanden Galaxien? Welche Rolle spielt die Dunkle Materie? Was ist der Grund für die wenigen Erscheinungsformen der Galaxien? Wie entwickeln sich Galaxien? Wie setzt Sternentstehung ein? Hat jede Galaxie ein zentrales schwarzes Loch? Wie wachsen Galaxien? Untersuchung der Milchstrasse Mit folgenden Gebieten beschäftigt man sich in der Abteilung für Sternentstehung….

21 Wissenschaft am MPIA Galaxientypen
Untersuchung der verschiedenen Galaxientypen. Entwicklung von blau (jung, mit Sternentstehung) zu rot (alt, ohne Sternentstehung). Links: Klassifikationsschma von Edwin Hubble – nahm an, dass runde, rote Galaxien am Anfang stehen und sich dann erst Spiralgalaxien entwickeln. Wissen heute, dass es umgekehrt ist. Genaue Verlauf von Spiral- zu Elliptischer Galaxie ist jedoch immer noch unklar. Rechts: Oben – elliptische Galaxie, Mitte – Spiralgalaxie, Unten – Irreguläre Galaxie

22 Wissenschaft am MPIA Schwarze Löcher und Galaxienkollisionen
Künsterliche Impression eines Schwarzen Lochs Galaxienkollision von NGC 4676 Untersuchung von Schwarzen Löchern und aktiven Galaxienkernen. Hat jede Galaxie in der Mitte ein schwarzes Loch? Wodurch wird es erzeugt? Wie kann man ein schwarzes Loch nachweisen und was passiert wenn Materie in ein Schwarzes Loch fällt. Untersuchung von Galaxienkollisionen: Inwieweit beeinflussen sie die Evolution von Galaxien? Wie häufig kommen solche Phänomene vor? Was passiert mit den begleitenden Galaxien?

23 Wissenschaft am MPIA Dunkle Materie und Dunkle Energie
Wir wissen, dass das Universum nur zu einem geringen Anteil aus sichtbarer Materie besteht (4%). Der Rest besteht aus dunkler Materie und Dunkler Energie. (Tortendiagramm) Dunkle Materie wurde das erste Mal bei der Geschwindigkeitsmessung von Sternen in der Milchstraße festgestellt. Die Sterne weiter draußen waren genauso schnell, wie jene weiter innen in der Galaxie. Jedoch sollten sie dann durch die Fliehkraft aus der Galaxie geworfen werden. (Diagramm rechts oben). Mann kann sie zudem bei sogenannten Einstein-Ringen feststellen, wo der Gravitationseffekt viel größer ist, als man es aufgrund der leuchtenden Materie annehmen würde. (Bild rechts unten) Dunkle Energie: Das Universum sollte sich nach dem Urknall immer langsamer ausdehnen (aufgrund der Gravitationsanziehung). Die Ausdehnungsgeschwindigkeit nimmt jedoch immer noch weiter zu.

24 Wissenschaft am MPIA Entstehung und Verteilung von Galaxien
Aquarius simulation Untersuchung von Großräumigen Strukturen im Universum und Verteilung der Dunklen Materie. Bekannteste Simulation: Millenium Simulation Aber auch lokale Verteilung der Dunklen Materie in einzelner Galaxie wird erforscht (Video: Aquarius Simulation) Beginnend von z=38.4 (= 0.05 Gyr nach Beginn des Universums) wird die Entwicklung eines Milchstraßen-Halos dargestellt

25 Max-Planck-Institut für Astronomie
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit… Max-Planck-Institut für Astronomie Hintergrund: Sternentstehung in der Großen Magellanschen Wolke (NASA, ESA, MPIA)