Öffentliche Vorträge in Bad Münstereifel

Ins Zentrum der Milchstraße: Pulsare und Sterntod

Mittwoch, 4. April 2007

Dr. Bernd Klein, MPIfR

Nachdem bereits im Oktober 2006 über die Geburt von neuen Sternen aus Gas und Staub im Zentrum unserer Milchstraße berichtet wurde, wird nun der Tod von Sternen in dieser Himmelsregion betrachtet. Abhängig von ihrer Masse kann "das normale Leben" von Sternen kürzer oder länger andauern und auch das Todesszenario der Sterne wird ganz wesentlich von ihrer Masse bestimmt. So beenden beispielsweise massereichere Sterne ihr Dasein in einer gewaltigen Explosion - einer Supernova - aus deren Überresten wieder neue Sterne entstehen können. Im Verlauf dieser Supernova-Explosion fällt der Kern des Sterns unter der Last seiner eigenen Masse in sich zusammen und es bleibt neben der Sternhülle eine extrem kompakte "Sternenleiche" zurück -- ein Neutronenstern ist entstanden. Dieser Neutronenstern rotiert, ähnlich einer Eiskunstläuferin, die bei einer Pirouette durch das Anziehen der Arme immer schneller wird, durch die aufgetretene Massenkontraktion erheblich schneller als sein viel größerer Vorgängerstern. Durch das Aussenden eines schmalen, kegelförmigen Radiostrahls wird der schnell rotierende Neutronenstern schließlich zu einem Pulsar, einem "kosmischen Leuchtturm", dessen Signale mit Hilfe von Radioteleskopen, als Folge periodischer Pulse, beobachtet werden können.

Besonders groß ist das Interesse an Pulsaren im Zentralbereich unserer Galaxie. Mit ihrer Hilfe könnten die Bedingungen in dieser Region genauer untersucht und auch Aussagen über Sternenstehungsepochen gemacht werden. Leider ist jedoch das Auffinden von Pulsaren gerade im galaktischen Zentrum besonders schwierig. Der Vortrag erörtert die Gründe hierfür und stellt eines der größten Suchprogramme nach Zentrumspulsaren vor, welches mit dem 100-m Radioteleskop in Effelsberg durchgeführt wurde.

Biographische Angaben:

Dr. 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. Im Jahr 2004 wurde er mit einer Doktorarbeit zum Thema "Die Suche nach hochdispergierten Radio-Pulsaren in Richtung des Galaktischen Zentrums" an der Universität Bonn promoviert.

Wasser im Universum

Mittwoch, 2. Mai 2007

Dr. Christian Henkel, MPIfR

Wasser (H₂O) ist die einzige Verbindung, die natürlich in allen drei Aggregatzuständen (fest, flüssig und gasförmig) auf der Erde vorkommt. Gleichzeitig ist es der Stoff, der das Leben auf der Erde überhaupt erst möglich macht. Die Verbindung des häufigsten Atoms, Wasserstoff, mit dem dritthäufigsten, Sauerstoff, gelingt aber nicht nur auf der Erde, sondern auch in anderen Teilen des Sonnensystems und kann sogar in noch in viel größeren Entfernungen nachgewiesen werden.

Der Vortrag unternimmt daher eine Reise, von der Erde ausgehend, bis in die Tiefen des Universums, auf der Suche nach Wasser, Wassereis und Wasserdampf.

Biographische Angaben:

Dr. Christian Henkel hat an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert, 1977 sein Diplom in Physik erhalten und 1980 in Astronomie promoviert. Unterbrochen von Forschungsaufenthalten in Berkeley (University of California) und Holmdel (Bell Laboratories) in den Jahren 1982 und 1983 ist er seit 1980 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Sein Forschungsgebiet liegt im Bereich der Millimeter- und Submillimeterastronomie, mit Schwerpunkten auf der Untersuchung von Sternentstehungsgebieten und von extragalaktischen Megamasern.

Effelsberg und GPS, oder: Was haben Radioteleskope mit Navigation zu tun?

Mittwoch, 6. Juni 2007

Priv.-Doz. Dr.-Ing. Axel Nothnagel, Uni Bonn

Die meisten kennen es, viele haben es schon und viele wünschen es sich zu Weihnachten: Ein Navigationssystem, mit dem das lästige Suchen nach dem richtigen Weg in einer fremden Stadt überflüssig wird.

Wenige nur aber wissen, dass die GPS-Satelliten Informationen benötigen, die mit großen Parabolantennen wie dem Radioteleskop Effelsberg gewonnen werden. Das hängt damit zusammen, dass die Erde sich nicht regelmäßig dreht, sondern quasi eiert. Die GPS-Satelliten bekommen davon aber gar nichts mit. Zur Messung der Erddrehung wird regelmäßig ein ganzes Netz solcher Radioteleskope eingesetzt.

Der Vortrag informiert über die Zusammenhänge zwischen Radioteleskopen, Quasaren und GPS-Satelliten.

Biographische Angaben:

Priv.-Doz. Dr.-Ing. Axel Nothnagel ist Forschungsgruppenleiter für geodätische Radiointerferometrie (VLBI) am Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn. Er hat von 1974 bis 1979 Geodäsie an der Universität Bonn studiert und war von 1983 bis 1988 bei einer Forschungsinstitution in Johannesburg, Südafrika, beschäftigt. Seit 1988 beschäftigt er sich insbesondere mit Messung zur Bestimmung der Kontinentaldrift und des Rotationsverhaltens der Erde.

Die Natur der Dunklen Materie

Mittwoch, 4. Juli 2007

Prof. Dr. Peter L. Biermann, MPIfR

Fast alle Materie im Universum ist dunkel, und wir wissen nicht, aus was sie besteht. Normale Materie ist sehr selten. Aber die Entstehung der ersten Sterne im Universum war vielleicht nur möglich wegen der Eigenschaften der Dunklen Materie, falls sie nämlich aus rechtshändigen Neutrinos besteht. Diese rechtshändigen Neutrinos können zerfallen, und dabei entstehen ein linkshändiges Neutrino und ein Photon. Die Photonen ionisieren den neutralen Wasserstoff, und so kann erheblich mehr molekularer Wasserstoff entstehen. Dieser wiederum ist wichtig für die Kühlung und den Kollaps der Gaswolken, aus denen die allerersten Sterne entstehen. Das ultraviolette Licht dieser ersten Sterne ionisiert dann das normale Gas im ganzen Universum, nur 150 - 400 Millionen Jahre nach dem Urknall.

Das wurde bereits beobachtet. Die Entstehung Schwarzer Löcher wie auch die Struktur der ersten Galaxien suggerieren ebenfalls solche rechtshändigen Neutrinos, oder vielleicht andere Teilchen mit ganz ähnlichen Eigenschaften.

Eine Reihe von Argumenten führen zu diesem Bild des heutigen Wissensstands: die hohen Geschwindigkeiten von manchen Pulsaren, die Masse des Schwarzen Lochs in unserer Milchstraße, die Lyman-alpha Absorptionslinien in ganz jungen Gaswolken im frühen Universum, die Röntgenstrahlung von Galaxien und Haufen von Galaxien. Sie alle zusammen schränken die Eigenschaften ein von einem solchen hypothetischen Teilchen, und alle Argumente konvergieren zu einem möglichen Bild. Elliptische Zwerggalaxien sind vielleicht die letzten jungfräulichen Zeugen der ersten Sternentstehung und Galaxienentstehung. Sie sollten den Zerfall der Teilchen der Dunklen Materie als Röntgenemissionslinie zeigen, Teilchen von wenigen keV Masse. Erst eine solche Beobachtung wird das Bild entweder widerlegen oder beweisen, und dann hätten wir vielleicht endlich eine Antwort, was die Dunkle Materie ist, die uns alle durchflutet.

Brachte Dunkle Materie die ersten Sterne zum Leuchten?, Pressemeldung der Max-Planck-Gesellschaft zu den hier präsentierten Forschungsergebnissen.

Biographische Angaben:

Prof. Dr. Peter L. 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. Im März 2004 wurde ihm die Ehrendoktorwürde der Universität Bukarest verliehen.

Ins Herz ferner Galaxien: Quasare und Aktive Galaxienkerne

Mittwoch, 1. August 2007

Dr. Lars Fuhrmann, MPIfR

Kaum ein anderer Begriff aus der Astronomie hat in den letzten Jahren das Interesse einer weiten Öffentlichkeit so sehr beschäftigt wie Schwarze Löcher. Trotz weitläufiger Spekulationen ist eines jedoch sicher: die Zentren vieler Galaxien beherbergen die wohl massereichste Variante dieser Schwarzen Löcher. Sie sind die enorme Energiequelle, oder besser, die riesige zentrale Maschine der sogenannten Aktiven Galaxienkerne (AGK) mit ihren riesigen und scheinbar überlichtschnellen Plasmajets. Trotz der großen Entfernung dieser Objekte (bis zu Miliarden von Lichtjahren) erreicht uns ihre Strahlung aufgrund der extremen, freiwerdenden Energiemengen und wir sehen die sogenannten Quasare, BL Lacs & Co. als punktförmige Quellen in unseren Teleskopen.

Um die extrem kompakten Kernbereiche dieser Galaxien und deren zeitliche Veränderlichkeit zu untersuchen und insbesondere, um einen physikalischen Einblick in das Herz der zentralen Maschine zu bekommen, bedarf es Instrumente von höchstem Auflösungsvermögen. Hierzu bedient man sich der Technik der radioastronomischen Interferometrie mit langen Basislinien (VLBI) - einer weltweiten Zusammenschaltung von Radioteleskopen. Mit Hilfe dieser Technik, aber auch durch Einzelteleskopbeobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen (z.B. im optischen Teil des Spektrums, oder im Röntgen- und Gammabereich) werden Fragen nach der Entstehung der Plasmajets, deren scheinbar überlichtschnellen Bewegungen und dem Prozess der Energieerzeugung in AGK nachgegangen.

Mit einer Mischung aus physikalischem Überblick über das allgemeine Phänomen der AGK (Quasare, BL Lac und Co.), der technischen Beobachtungsaspekte und Methoden, der neuesten Erkenntnisse und der zukünftigen Beobachtungsmöglichkeiten, werde ich einen allgemeinverständlichen Einblick in die Welt dieser faszinierenden Objekte geben.

Biographische Angaben:

Dr. Lars Fuhrmann hat an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert, über "Multifrequenzanalysen an Riesenradiogalaxien" eine Diplomarbeit geschrieben und im Juli 2004 über Variabilität und Struktur extragalaktischer Radioquellen am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) promoviert (Titel der Dissertation: "Investigations of Intraday Variable Blazar Cores and the Connected Interstellar Medium"). Nach zwei Jahren Postdoc in Italien ist er wieder am MPIfR, als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der VLBI-Gruppe.

Gas und Staub: Die Zutaten zur Sternentstehung

Mittwoch, 5. September 2007

Dipl.-Phys. Carolin Hieret, MPIfR

Jeder, der einmal das Glück hatte, den Sternenhimmel in einer klaren, dunklen Nacht zu sehen, hat sicher bemerkt, dass es im Bereich der Milchstraße viele dunkle Stellen gibt. Hier fehlen nicht etwa die Sterne, sondern sie sind hinter dichten Wolken aus Gas und Staub verborgen, welche das sichtbare Licht nicht durchlassen. Solche Molekülwolken sind die Orte, an denen Sterne entstehen. Wie ihr Name schon andeutet, enthalten sie neben Staub und Wasserstoff auch eine Vielzahl an teilweise sehr komplexen Molekülen. Sie entstehen, wenn in der kalten, dichten Wolke vorhandene Moleküle wie Kohlenmonoxid (CO) auf den Staubkörnern festfrieren und dort in chemischen Reaktionen komplexere Moleküle wie z. B. Ethanol (C2H5OH) oder Ameisensäure (HCOOH) bilden. Wenn sich der junge Stern gebildet hat, lässt seine Strahlung diese Moleküle wieder von den vereisten Staubkörnern verdampfen und wir können sie in der sogenannten Hot Core Phase durch ihre Rotations- und Vibrationsübergänge beobachten.

In diesem Vortrag werde ich, anhand von Radiobeobachtungen aus dem Millimeter- und Submillimeterbereich, einen Überblick über Gas und Staub in Sternentstehungsregionen geben und aufzeigen, was wir aus der Beobachtung der Moleküle in diesen Regionen über Sternentstehung lernen können.

Biographische Angaben:

Dipl.-Phys. Carolin Hieret hat an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert. Im Jahr 2005 hat sie ihre Diplomarbeit über Moleküle in diffusen Wolken zwischen uns und dem Galaktischen Zentrum unter dem Titel "Absorption Studies along the line of sight towards Sgr B2(M)" in der Millimeter- und Submillimetergruppe des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie verfasst. Seit 2005 arbeitet sie in derselben Gruppe an einer Promotion zum Thema "Molekülbeobachtungen in Regionen massiver Sternentstehung in der südlichen Hemisphäre".

Das neue LOFAR-Antennenfeld in Effelsberg

Mittwoch, 10. Oktober 2007

Dr. Wolfgang Reich, MPIfR

Am Fuße des Effelsberger 100-m Radioteleskops wurde in den vergangenen Monaten ein Antennenfeld mit 96 Einzelantennen errichtet, das in Kürze den Beobachtungsbetrieb aufnehmen wird. Das Antennenfeld ist eine Station von LOFAR, dem LOw Frequency ARray, das aus mehr als 50 Stationen bestehen wird, die sich über die Niederlande, Deutschland, Frankreich und England verteilen. LOFAR beobachtet in dem bisher nur unzureichend erforschten Frequenzbereich von 20 MHz bis 240 MHz bzw. 15 m bis 1,25 m Wellenlänge mit einer bislang unerreichten Empfindlichkeit und Trennschärfe, die völlig neue Einblicke in das Universum erwarten lassen.

Der Schlüssel dazu ist der konsequente Einsatz von Digitaltechnik, die LOFAR zum ersten digitalen Radioteleskop überhaupt macht. Anders als beim 100-m Teleskop wird die Beobachtungsrichtung nicht mehr mechanisch, sondern elektronisch gesteuert, so dass die LOFAR-Antennen fest montiert werden konnten. Die Digitaltechnik erlaubt darüber hinaus gleichzeitige Beobachtungen in mehrere Richtungen bei verschiedenen Frequenzen. Die Digitaltechnik erfordert andererseits sehr hohe Datenraten (2 Gbit/sec) aufzunehmen und per Glasfaserkabel zum LOFAR-Zentralrechner, einem Supercomputer IBM Blue Gene/L, nach Groningen zu leiten. Dort werden die Datenströme aller LOFAR-Stationen in Echtzeit verarbeitet und die Ergebnisse der Auswertung werden an die über Europa verteilten Forschungsinstitute übermittelt.

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn hat die Koordinierung der LOFAR-Forschungsinteressen aller deutschen Institute übernommen, bei denen in Kürze weitere LOFAR-Stationen aufgebaut werden. LOFAR wird eine Vielzahl von neuen Forschungsmöglichkeiten eröffnen, die von Sonnen- und Planetenbeobachtungen bis hin zur Erforschung der Frühphasen des Universums reichen. Dabei ist die Phase der ersten Stern- und Galaxienbildung im noch kalten, dunklen Universum ca. 500 Millionen Jahre nach dem Urknall von besonderem Interesse.

Biographische Angaben:

Dr. Wolfgang Reich hat an der Universität Bonn Physik, Mathematik und Astronomie studiert und im Jahr 1972 mit dem Diplom abgeschlossen. Im Jahr 1976 hat er, ebenfalls an der Universität Bonn, promoviert und war als wissenschaftlicher Assistent am Radioastronomischen Institut der Universität Bonn (1976 bis 1981) und am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (seit 1981) tätig. Im Jahr 1987 hat er sich sieben Monate als Stipendiat der "Japan Society for the Promotion of Science" am Nobeyama Radio-Observatorium in Japan aufgehalten. In den Jahren 1994 bis 1997 war er Stationsleiter am Radio-Observatorium Effelsberg und Leiter der Teleskopabteilung des Instituts. Seit 2007 ist er Gastprofessor am National Astronomical Observatory (NAOC) in China. Seine Forschungsinteressen umfassen Radiokartierungen der Milchstraße, Magnetfelder in unserer Milchstraße, außerdem Untersuchungen von Supernova-Überresten und des Zentrums unserer Milchstraße.

Noch schärfer als Hubble: Vom frühen und späten Leben der Sterne

Mittwoch, 7. November 2007

Dr. Stefan Kraus, MPIfR

Auch Sterne durchlaufen einen Lebenszyklus und sind ständiger Veränderung unterworfen: Sie werden aus kontrahierenden Staubwolken geboren, wachsen langsam durch weiteren Materiezustrom von einer umgebenden Scheibe, fangen an zu leuchten und verbrauchen ihren Brennstoff, um schließlich als Weißer Zwerg oder in einer Supernova-Explosion zu enden. Allerdings geben insbesondere die "frühe Kindheit" und das "Greisenalter" der Sterne den Astronomen noch viele Rätsel auf. In diesen wichtigen Entwicklungsstadien wechselwirken die Sterne stark mit ihrer Umgebung - etwa über zirkumstellare Scheiben oder starke Sternwinde - so dass das Auflösungsvermögen selbst der größten Teleskope nicht ausreicht, um die Vorgänge in der Sternumgebung zu untersuchen.

Aus diesem Grund verwenden einige neue Instrumente, wie beispielsweise das "Very Large Telescope Interferometer" (VLTI) der Europäischen Südsternwarte, eine innovative Technik, welche die Zusammenschaltung mehrere Einzelteleskope zu einem "Interferometer" erlaubt. Hierbei wird typischerweise ein Auflösungsvermögen von einigen Milli-Bogensekunden erreicht, was fast der 50-fachen Sehschärfe des Hubble-Weltraumteleskops oder der eines 100m-Teleskops im sichtbaren Licht entspricht.

In dem Vortrag werde ich einen Überblick über die Technik der Interferometrie geben und am Beispiel des Lebenszyklus massereicher Sterne einige Ergebnisse vorstellen, welche in der jüngsten Vergangenheit durch Beobachtungen mit dem VLTI erzielt wurden.

Biographische Angaben:

Dr. Stefan Kraus hat Physik und Astronomie an der Ruprecht-Karl-Universität in Heidelberg studiert. Seine Studien an der amerikanischen University of Massachusetts in Amherst schloss er 2003 mit dem "Master of Science" (MSc) ab. Im Juni 2007 promovierte er im Rahmen der International Max-Planck Research School for Radio and Infrared Astronomy (IMPRS) mit einer Arbeit über "Infrared Spectro-Interferometry of Massive Stars: Disks, Winds, Outflows, and Stellar Multiplicity" am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR). Er ist als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe Infrarot-Interferometrie am MPIfR angestellt.