Öffentliche Vorträge in Bad Münstereifel

Magnetfelder im Kosmos

Mittwoch, 2. April 2003

Dr. Rainer Beck, MPIfR

Ein starkes Magnetfeld schützt die Erde vor der schädlichen Kosmischen Strahlung. Ohne Magnetfelder gäbe es kein höheres Leben, und auch der übrige Kosmos wäre langweilig: keine Sonnenflecken, keine Sonnenkorona, keine Pulsare, keine Quasare. Die Geburt eines Sterns kommt nicht ohne die Hilfe von Magnetfeldern aus. Magnetische Monopole, die Magnetfelder zerstören können, sind zum Glück sehr selten - falls es sie überhaupt gibt. In der Frühzeit des Universums gab es bereits Magnetfelder, die die Bildung von Milchstrassensystemen unterstützt haben. Ein Teil dieser fossilen Felder wird bis heute in Galaxien beobachtet und durch gigantische "Dynamos" verstärkt.

Mit dem 100m-Radioteleskop Effelsberg konnte der Referent erstmals "Magnetkarten" von Galaxien erstellen. Es gelang ihm erst kürzlich der Nachweis, dass Magnetfelder in Spiralgalaxien viel wichtiger sind als bisher angenommen.

Biographische Angaben:

Dr. Rainer Beck hat von 1969 bis 1975 an der Ruhr-Universität Bochum Physik und Astronomie studiert. Er hat 1979 in Bonn in Astronomie promoviert und ist seit 1980 Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Sein Hauptarbeitsgebiet sind Magnetfelder in Galaxien; seine Forschungsgebiete umfassen darüber hinaus auch Radiohalos von Galaxien und Kosmische Strahlung.

Das erste Licht

Mittwoch, 7. Mai 2003

Dr. Jürgen Kerp, RAIUB

Das Universum als Ganzes zu verstehen ist eine der größten und faszinierendsten Herausforderungen für uns Menschen. Wir besitzen heute die technischen Möglichkeiten, große Teile dieses gigantischen Bildes zu erkennen und zu verstehen.

• Wann erstrahlte das erste Licht im Universum?
• Wie alt sind die ältesten Sterne und Galaxien im Universum?
• Wie groß ist das Universum?

Diese Fragen sollen in dem Vortrag aus unserer heutigen Sicht beantwortet werden.

Biographische Angaben:

Dr. Jürgen Kerp hat von 1984 bis 1990 Physik und Astronomie an der Universität Bonn studiert. Von 1990 bis 1991 hat er seine Diplomarbeit am Max-Planck-Institut für Radioastronomie verfertigt, von 1991 bis 1994 hat er am Radioastronomischen Institut der Universität Bonn promoviert. Nach Postdoc-Positionen in Bonn und Garching ist er seit 1998 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Radioastronomischen Institut der Universität Bonn angestellt.

Aktive Galaxien und Jets - Energiegiganten am Rande des sichtbaren Universums

Mittwoch, 4. Juni 2003

Dr. Thomas Krichbaum, MPIfR

Mit einen Verbund von weltweit zusammengeschalteten Radio-Teleskopen lassen sich unter anderem extrem scharfe Bilder von den am weitesten entfernten Objkten im Weltall, den sogenannten Quasaren, machen. Trotz deren gigantischer Entfernungen von bis zu 15 Milliarden Lichtjahren von der Erde, kann man mit dieser Messmethode Details in den Quasaren von nur wenigen Lichtmonaten im Durchmesser erkennen. Damit hofft man, dem physikalischen Ursprung der extrem grossen Energiemengen, die in einem solchen Quasar erzeugt werden, näher zu kommen. Denn ein Quasar erzeugt bis zum 1015fachen (eine Million mal eine Milliarde) der Energie, die unsere Sonne frei setzt, und das innerhalb eines Volumens, das nicht grösser ist als ein Planetensystem. Die oben erwähnte radio-interferometrische Erforschung der Quasare erlaubt somit einen tiefen Einblick in astrophysikalische Prozesse, die in der unmittelbaren Umgebung riesiger Schwarzer Löcher statt finden.

Der Vortrag mit Lichtbildern gibt einen allgemeinverständlichen Einblick in die neuesten Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der aktiven Galaxienkerne, der Quasare und ihrer hochrelativistischen Jets.

Biographische Angaben:

Dr. Thomas P. Krichbaum hat Physik und Astronomie studiert und 1990 an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität zu Bonn promoviert. Seit 1997 gehört er zum festen wissenschaftlichen Stab des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn. Sein Hauptforschungsgebiet ist die Physik kompakter galaktischer und extragalaktischer Objekte, insbesondere die der aktiven Galaxienkerne. Er ist federführend beteiligt an der Weiterentwicklung der interkontinentalen Radiointerferometrie (VLBI: Very Long Baseline Interferometry) hin zu den kürzesten Radiowellenlängen, den Millimeterwellen. In diesem Wellenlängenbereich lässt sich die Winkelauflösung von VLBI nochmals um etwa eine Größenordnung steigern.

Dunkle Materie und Dunkle Energie: Die Musik des Universums

Mittwoch, 2. Juli 2003

Prof. Dr. Peter L. Biermann, MPIfR

Wellen laufen durch das Universum wie durch eine Geige, oder auch durch ein mit einem Holz-Löffel geschlagenes Kuchenblech. Wenn man Zucker auf das Kuchenblech legt, und dann das Blech anschlägt, gibt es ganz charakteristische Muster. Entsprechend sehen wir die Muster im Universum in den räumlichen Fluktuationen des Feuers vom Urknall. Das Licht dieses Feuers wird in seiner Ausbreitung vom Muster der Wellen gestört, und so sehen wir diese Wellen. Genau wie aber der Klang einer Geige entscheidend von ihrer Bauweise abhängt, können wir heute aus diesen mit hoher Präzision gemessenen Wellen des Universums genau ableiten, was es dort alles gibt, und wie alt das Universum ist.

Und wir sehen, es gibt kaum Materie wie uns selbst; nur wenige Prozent des Universums besteht aus Materie wie uns, der Erde, der Sonne und den Sternen. Dann gibt es die dunkle Materie, von der wir nur die Gravitation messen können, dieselbe Schwerkraft, die uns im Stuhl hält und die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne; dunkle Materie macht etwa 25 Prozent der Masse des Universums aus.

Und schliesslich gibt es noch die dunkle Energie, die unsere Umgebung im Kosmos wie von einem Gummiband gezogen immer stärker auseinander zieht; sie macht genau den Rest zu hundert Prozent aus.

Weil es wirklich hundert Prozent sind, ist die Geometrie des Universums einfach: die Winkelsumme im kosmischen Dreieck ist 180 Grad - das Weltall ist flach, sagt die Mathematikerin. Das Alter des Weltalls ist 13,7 Milliarden Jahre, und das Alter des Sonnensystems ist 4,5 Milliarden Jahre. Wir bestimmen heute mit ungeheurer Präzision, was wir nicht verstehen.

Biographische Angaben:

Prof. Dr. Peter Biermann hat in Göttingen promoviert und sich habilitiert, und ist seit 1981 Professor für Astrophysik und Astronomie an der Universität Bonn, neben seiner Tätigkeit am MPIfR. Er war Gastprofessor in Toronto, Kanada; Tucson, Arizona, USA; in Wuppertal und in Paris. Er hält neben seiner Vorlesungstätigkeit in Bonn auch Vortragsreihen im Ausland, darunter in den letzten Jahren in China, Korea, Indien, Bulgarien, Rumänien, Italien, und den USA. Entsprechend umfaßt seine Gruppe Studenten und wissenschaftliche Gäste aus vielen Ländern.

Moleküle im interstellaren Raum: Die Chemie des Universums

Mittwoch, 6. August 2003

Dr. Norbert Junkes, MPIfR

Das Universum ist ein gigantisches Labor zur Untersuchung des Ablaufs chemischer Prozesse unter extremen Bedingungen. Radioastronomische Beobachtungen haben bisher weit über 100 verschiedenen Molekülsorten in interstellaren Gaswolken in unserer Milchstraße und in anderen Galaxien nachgewiesen.

Knapp 10% der gesamten Masse unserer Milchstraße ist in der interstellaren Materie im Raum zwischen den Sternen enthalten. Das häufigste Element ist der Wasserstoff. Der Großteil der Moleküle sind Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen wie z.B. Alkohole.

Wie entstehen aus den chemischen Elementen die komplexeren Moleküle und Molekülketten? Antworten auf diese Frage liefert die Untersuchung von interstellaren Wolken. Das sind riesige Ansammlungen von Gas und Staub, in denen auch neue Sterne geboren werden. Die Messergebnisse deuten darauf hin, dass im Weltall chemische Prozesse ablaufen, die ähnliche Produkte liefern wie die irdische Chemie. Sie ermöglichen es uns, Eigenschaften wie Dichte und Temperatur der interstellaren Gaswolken abzuleiten und dadurch die Entstehung neuer Sterne im Detail zu studieren.

Biographische Angaben:

Dr. Norbert Junkes hat von 1979 bis 1986 an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert (Diplomarbeit 1986), und dann 1989 am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) im Fach Astronomie promoviert. Nach wissenschaftlicher Tätigkeit in Australien (ATNF, Sydney), in Kiel (ITPA) und in Potsdam (AIP) arbeitet er seit Februar 1998 am MPIfR im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit.

Kurzzeitvariabilität: Einblick in die kleinsten Strukturen aktiver Galaxienkerne

Mittwoch, 3. September 2003

Dipl.-Phys. Lars Fuhrmann, MPIfR

Helligkeitsschwankungen in der Radiostrahlung sog. Aktiver Galaxienkerne (AGK) sind ein seit den sechziger Jahren bekanntes Phänomen. Diese Langzeitvariationen auf Zeitskalen von Wochen bis Monaten ließen sich später durch fast lichtschnelle Bewegungen in den Materiejets, die aus dem Kernbereich dieser aktiven Galaxien ausgestoßen werden, erklären. Doch schon damals wurde deutlich, daß der Ursprung dieser Helligkeitsvariationen in sehr kleinen Strukturen des Kernbereiches zu suchen war: nach der speziellen Relativitätstheorie kann sich keine Information schneller als das Licht ausbreiten. Dieses sog. Lichtlaufzeitargument zeigte, daß die lineare Ausdehnung einer, z.B. in zwei Wochen ihre Intensität ändernden Strahlungsquelle, nicht größer sein kann als zwei Lichtwochen. Dieses so erreichte "Auflösungsvermögen" war zur damaligen Zeit mit herkömmlichen Teleskopen nicht erreichbar und führte schließlich zur Methode der Interferometrie mit langen Basislinien (VLBI).

Heutzutage sind Helligkeitsvariationen auf noch viel kürzeren Zeitskalen bekannt. 1985 wurden in sehr kompakten AGK erstmals Schwankungen innerhalb von einem Tag entdeckt. Diese sog. Kurzzeitvariabilität ("Intraday Variability", IDV) ist mittlerweile ein weitverbreitetes Phänomen in kompakten AGK und wurde in ca. 30% dieser Qellen entdeckt. Untersuchungen der letzten Jahre zeigen sogar, daß "extreme" IDV-Quellen existieren mit Variabilitätszeitskalen kürzer als eine Stunde. Die abgeleiteten Quelldurchmesser von der Größenordnung eines Lichttages oder sogar einer Lichtstunde machen deutlich, daß durch IDV-Beobachtungen Aussagen über die "winzigsten" Regionen in AGK gewonnen werden können, so klein wie sie selbst mit heutiger VLBI-Technik bei weitem nicht möglich ist.

Die kurzen Zeitskalen beherbergen jedoch auch theoretische Probleme, die man innerhalb der verschiedenen Erklärungsansätze für IDV zu lösen versucht. Neben dem intrinsischen Ursprung der Variationen (Jet-Physik), wird die Streuung der Radiostrahlung im interstellaren Medium, das sich zwischen dem Beobachter und dem AGK befindet, heiß diskutiert. Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur Aussagen über die kleinsten Strukturen in der Quelle, sondern auch die Untersuchung des lokalen, die Sonne umgebenden, interstellaren Mediums.

Biographische Angaben:

Dipl.-Phys. Lars Fuhrmann hat an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert und sein Diplom mit einer Arbeit zum Thema "Multifrequenzanalysen an Riesenradiogalaxien" abgeschlossen. Zur Zeit promoviert er am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) im Fach Astronomie zum Thema "Variabilität und Struktur extragalaktischer Radioquellen".

Radioastronomie: Gestern, heute und in der Zukunft

Mittwoch, 1. Oktober 2003

Dipl.-Ing. Bernd Klein, MPIfR

Obwohl das Forschungsgebiet "Radioastronomie" heute ein fester Bestandteil der Astronomie ist, wurden die ersten Beobachtungen im Radiowellenbereich nicht von Astronomen, sondern von Technikern, Funkamateuren und Ingenieuren durchgeführt. Die Bedeutung der Technik für die Radioastronomie ist auch heute - wie in der Zukunft - entscheidend für neue Entdeckungen.

Dieser technisch orientierte Vortrag beleuchtet in verständlicher Form die Entwicklung der Radioastronomie, von den ersten Hornantennen bis zu den heute üblichen Parabolspiegeln und gibt einen Ausblick auf zukünftige Projekte, wie ALMA und das SKA.

Am Beispiel des Radioteleskops Effelsberg werden auch die grundlegenden Messverfahren (für VLBI, Kontinuum, Spektroskopie und Pulsare) und Beobachtungstechniken wie Pointing, Focus-Messungen, On-Off-Messungen erklärt.

Biographische Angaben:

Dipl.-Ing. Bernd Klein hat an der Fachhochschule Giessen-Friedberg allgemeine Elektrotechnik und techn. Informatik und anschliessend an der Universität Siegen theoretische Elektrotechnik studiert. Nach zwei Jahren Forschung und Lehre im Bereich Realzeitbetriebssysteme an der Universität Dortmund, ist er seit 1999 am MPI für Radioastronomie angestellt und leitet seit Mitte des Jahres 2002 das Digital-Labor. In seiner Doktorarbeit beschäftigt er sich mit der Suche nach neuen Pulsaren.

Explodierende Sterne und ihre Überreste

Mittwoch, 5. November 2003

Prof. Dr. Ernst Fürst, MPIfR

Sterne scheinen unvergänglich zu sein, aber auch sie haben eine begrenzte Lebensdauer, die freilich nach Millionen oder gar Milliarden von Jahren zählt. Am Ende des Lebens eines sehr schweren, massereichen Sterns steht eine gigantische Explosion. Der Stern wird zur Supernova und leuchtet für einige Tage oder Wochen bis zu einer Milliarde (!) mal heller als im Normalbetrieb.

Im Vortrag wird gezeigt, was wir heute am Ort solcher Sternexplosionen wie z.B. der von Tycho Brahe im Jahre 1572 beobachteten Supernova SN1572 vorfinden und, meist mit Hilfe von Radio- oder Röntgenteleskopen, beobachten können. Die bei diesen Explosionen herausgeschleuderte Materie bildet die Grundlage für die Entstehung neuer Sterne.

Biographische Angaben:

Prof. Dr. Ernst Fürst hat an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert. Seine Diplomarbeit (1967) beschäftigt sich mit der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in der Sonnenatmosphäre. Nach der Anstellung am MPI für Radioastronomie folgten weitere sonnenphysikalische Arbeiten, die 1970 zur Promotion bei Prof. Dr. Otto Hachenberg (dem Erbauer des 100-m-Radioteleskops in Effelsberg) führten. Internationale Zusammenarbeit vor allem mit Gruppen in den USA, Frankreich und Italien führten in den Jahren 1971 bis 1979 zu zahlreichen Auslandsaufenthalten. Nach der Habilitation 1976 an der Universität Bonn erfolgte eine Verlagerung der wissenschaftlichen Arbeiten auf Probleme der galaktischen Astronomie, besonders auf das Gebiet explodierender Sterne (Supernovae) und deren Überreste. Nach der Leitung der Abteilung für wissenschaftliche Datenverarbeitung am MPI für Radioastronomie ist Prof. Fürst seit 1997 Leiter des Radio-Observatoriums Effelsberg.