Neues aus dem All

Supernovae auf Superrechnern

Mittwoch, 27. September 2006

Priv.-Doz. Dr. Ewald Müller

Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching b. München

Supernovae vermelden den Tod massereicher Sterne und die Geburt von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern. Sie gehören zu den energiereichsten Phänomenen im Universum und entfesseln so viel Energie, wie die Sonne in zehn Milliarden Jahren erzeugt. Viele 100 Millionen Supernovae haben das Gas der Milchstraße unter anderem mit Eisen, Silizium, Sauerstoff, Kohlenstoff und Kalzium angereichert und damit die Entstehung von Planeten und des Lebens auf der Erde erst ermöglicht. Ihre durch den interstellaren Raum pflügenden Explosionswellen haben die Geburt neuer Sterne eingeleitet. Supernovae spielen deshalb eine zentrale Rolle im kosmischen Kreislauf der Materie und beim Werden und Vergehen von Sternen. Durch ihre enorme Helligkeit können sie selbst am Rand des sichtbaren Universums beobachtet werden und dienen zur Vermessung des Weltalls. Astrophysiker haben daher ein starkes Interesse zu klären, welche Vorgänge zur Explosion führen und die beobachtbaren Eigenschaften einer Supernova bestimmen. Am Max-Planck-Institut für Astrophysik wird versucht, diese Geheimnisse sterbender Sterne mit aufwendigen Simulationen auf Superrechnern zu lüften. Wie geht man bei solchen Simulationen vor? Warum braucht man dazu große und schnelle Rechner? Der Vortrag geht diesen Fragen nach und zeigt am Beispiel von Supernovae auf, dass Simulationen ein wichtiges und sehr erfolgreiches Arbeitsmittel in der Astrophysik sind.

Biographische Angaben:

Priv.-Doz. Dr. Ewald Müller hat an der Technischen Universität Darmstadt Physik studiert und dort 1976 sein Diplom und 1979 seine Promotion abgeschlossen. Seit 1979 arbeitet er am MPI für Astrophysik in Garching, unterbrochen durch ein Jahr als Postdoc an der University of Chicago. Er hat sich im Jahr 1994 an der Technischen Universität München habilitiert und hält seitdem dort regelmäßig Vorlesungen, zuletzt im Sommersemester 2006 zur Theoretischen Astrophysik. Heute ist er Forschungsgruppenleiter am MPI für Astrophysik und leitet dort, zusammen mit Prof. Wolfgang Hillebrandt, die Forschungsgruppe Hydrodynamik.

LOFAR und SKA: Radioteleskope der neuen Generation

Mittwoch, 25. Oktober 2006

Prof. Dr. Anton Zensus, Dr. Rainer Beck

Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn

Die nächste Generation von Radioteleskopen sammelt Radiowellen nicht mehr mit einem Metallspiegel, sondern mit einer großen Zahl von einfachen Dipolantennen, die fest auf dem Boden montiert sind. Die Erzeugung des Radiobildes übernimmt ein zentraler Computer. Im Prinzip kann ein solches Teleskop den gesamten Himmel gleichzeitig beobachten, sofern Datenspeicher und Rechenleistung ausreichend sind.

Das erste Radioteleskop dieser neuen Bauweise wird zur Zeit in den Niederlanden geplant, heisst LOFAR (LOw Frequency Array) und arbeitet bei Frequenzen zwischen 30 MHz und 240 MHz (entsprechend 10 m - 1,2 m Wellenlänge). Die erste Station aus 96 Dipol-Antennen steht seit Sommer 2006 in Westfriesland. Ende 2006 wird eine ähnliche Station neben dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg aufgebaut, über eine schnelle Datenleitung mit Bonn verbunden. Folgen sollen 76 Stationen in den Niederlanden, 10 Stationen in Deutschland und weitere in anderen Ländern Europas.

LOFAR wird in einigen Jahren zum größten Teleskop der Welt und erlaubt den Vorstoß in den bisher unerforschten Bereich niedriger Frequenzen, ist also eine ideale Ergänzung für das Effelsberger Teleskop. Die Radioastronomen hoffen, mit LOFAR Signale von den ersten Gas-Strukturen im Kosmos aufzufangen. Diese sind durch die enorme Rotverschiebung nur bei langen Wellenlängen nachweisbar. Die Sonnenphysiker erhoffen sich neue Erkenntnisse über Strahlungsausbrüche der Sonne im Radiobereich.

LOFAR ist der Prototyp für ein noch größeres Radioteleskop, das Square Kilometre Array (SKA) mit einer Sammelfläche von einem Quadratkilometer und einer Ausdehnung von 3000 km, das ab 2012 unter wesentlicher Beteiligung europäischer Radioastronomen gebaut werden soll. Als Standorte kommen Westaustralien, Südafrika oder Südamerika in Frage. Das SKA soll im gesamten vom Erdboden aus zugänglichen Radiofrequenzbereich messen. Die enorme Empfindlichkeit wird es erlauben, mit dem SKA bis zu den allersten Milchstraßensystemen im noch jungen Universum vorzustoßen. Das SKA soll fundamentale Fragen der Physik beantworten: Was ist der Ursprung des kosmischen Magnetismus? Was ist die geheimnisvolle "Dunkle Energie"? Gilt die Allgemeine Relativitätstheorie auch in der Umgebung Schwarzer Löcher?

Biographische Angaben:

Prof. Dr. Anton Zensus hat Physik und Astronomie an den Universitäten Köln, Münster und Bonn studiert und 1984 an der Universität Münster promoviert. Von 1985 bis 1988 war er Forschungsstipendiat am California Institute of Technology (CalTech), von 1988 bis 1997 was er am National Radio Astronomical Observatory (NRAO) in Charlottesville/USA, erst als Forschungsstipendiat, später als wissenschaftlicher Mitarbeiter. Im Jahr 1997 wurde er als wissenschaftliches Mitglied und Direktor ans MPI für Radioastronomie berufen und leitet dort die Forschungsgruppen für Radiointerferometrie/VLBI und Radiokontinuum. Er ist seit 2005 Honorarprofessor an der Universität zu Köln. Anton Zensus ist Vorsitzender des GLOW (German LOng Wavelength Konsortium) und des Europäischen SKA Konsortium (ESKAC), außerdem Mitglied im International SKA Steering Committee (ISSC).

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 MPI für Radioastronomie in Bonn. Sein Hauptarbeitsgebiet sind Magnetfelder in Galaxien; seine Forschungsgebiete umfassen darüber hinaus auch Radiohalos von Galaxien und Kosmische Strahlung. Er hat eine Reihe von Tagungen zu diesem Thema organisiert, zuletzt The Origin and Evolution of Cosmic Magnetism in Bologna (September 2005), und ist Mitherausgeber des Fachbuchs Cosmic Magnetic Fields. Rainer Beck ist Mitherausgeber des German LOFAR White Paper (MPIfR 2005) und hat die erste deutsche LOFAR-Tagung im September 2005 in Köln organisiert. Er ist Sekretär des deutschen LOFAR-Konsortiums sowie des europäischen SKA-Konsortiums und Mitglied der International SKA Science Working Group. Er ist an der Planung beider Teleskope aktiv beteiligt.

Das Universum: Schön, elegant oder grotesk

Mittwoch, 6. Dezember 2006

Prof. Dr. Matthias Steinmetz

Astrophysikalisches Institut Potsdam

Wissenschaftler arbeiten oft unter der Annahme, dass die grundlegenden Prinzipien, die den Aufbau und das Verhalten unserer Welt bestimmen, von einfacher und schöner Natur sind, selbst oder gerade dann, wenn sie noch nicht entdeckt wurden.

Dies gilt insbesondere auch für den Aufbau des Universums selbst. Gerade hier hat die Astrophysik in den letzten Jahren erstaunliche Fortschritte gemacht. Waren noch vor wenigen Jahren die Häufigkeiten der verschiedenen Grundbausteine, die das Universum zusammensetzen, nur sehr ungenau bekannt, so sprechen wir heute, dank der Ergebnisse von Satellitenexperimenten, von Großteleskopen und von Computersimulationen, zuweilen gar von Präzisionskosmologie. Das relative Gewicht der verschiedenen Bestandteile des Kosmos ist anscheinend mit einer Unsicherheit von nur wenigen Prozent bekannt. Auch die weitere Entwicklung des Universums ist fixiert: es wird sich für immer und mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnen.

Dieses schöne und elegante, wenn auch philosophisch gesehen eventuell nicht ganz befriedigende Ergebnis hat aber einen großen Nachteil: es verlangt, dass 95 Prozent des Universums in uns noch völlig unbekannter Form vorliegen, in sogenannter Dunkler Materie und Dunkler Energie. Warum sind dennoch viele Wissenschaftler von dieser Lösung überzeugt, ja bezeichnen sie gar als schön und elegant? Was kann diese Dunkle Materie und Dunkle Energie sein? Oder ist der ganze Vorschlag einfach nur grotesk?

Biographische Angaben:

Prof. Dr. Matthias Steinmetz hat an der Universität des Saarlandes Mathematik und Physik studiert und ist anschließend zur Technischen Universität München gewechselt, wo er 1991 sein Diplom und 1993 seine Promotion abgeschlossen hat. Von 1991 bis 1995 hat er am MPI für Astrophysik in Garching gearbeitet, anschließend ein Jahr in Kalifornien und von 1997 bis 2002 am Steward Observatory der University of Arizona, erst als Assistant Professor, später als Associate Professor. Seit 2002 ist er Professor an der Universität Potsdam und Direktor am Astrophysikalischen Institut Potsdam (AIP), einem Institut der Leibniz-Gemeinschaft, dort als Leiter des Bereichs für Extragalaktische Astrophysik und Kosmologie. Prof. Steinmetz ist seit 2004 wissenschaftlicher Vorstand des AIP.