Tag der offenen Tür
im Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg Königstuhl
Am Sonntag, den 17. Mai 2009, von 10:00 – 17:00 Uhr
Das Max-Planck-Institut für Astronomie auf dem Königstuhl öffnet am dritten Sonntag im Mai seine Türen, damit alle Mitbürgerinnen und Mitbürger der Region an einem besonders faszinierenden Arbeitsfeld teilhaben können – der Erforschung des Universums.
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| Wie ist das Universum entstanden? Aus welcher Materie besteht es? Gibt es Leben auf fernen Planeten? Solche und ähnliche Fragen, die alle Menschen bewegen, gehen die Wissenschaftler und Techniker am MPIA in Zusammenarbeit mit Forschern in aller Welt und unter Einsatz modernster Methoden an. Denn die moderne Astronomie ist weit mehr, als nur die Beobachtung des Himmels mit Teleskopen. Wissenschaftler am MPIA erforschen den Aufbau und die Entwicklung unserer Heimatgalaxie, des Milchstraßensystems. Sie besteht aus 200 Milliarden Sternen, Gas- und Staubwolken und hat etwa 100 000 Lichtjahre Durchmesser. Seit 1995 ist es Gewissheit, dass nicht nur unsere Sonne, sondern auch andere Sterne von Planeten umkreist werden. Wir wollen deshalb herausfinden, wie Sterne und Planeten überhaupt entstehen können, welche physikalischen Bedingungen und Prozesse dafür notwendig sind. Damit verbunden ist auch die Frage, ob es irgendwo erdähnliche Planeten gibt, und ob das Leben auf unserer Erde die Regel ist, oder eine Ausnahme im Kosmos darstellt. Wir untersuchen auch den Aufbau und die Entwicklung des Universums als Ganzes. Wir wissen, dass unser Milchstraßensystem nur eine von Milliarden Galaxien ist. Inzwischen gilt es als sicher, dass das Weltall aus einem Urknall entstand und sich seit etwa 14 Milliarden Jahren ausdehnt. Da ein tiefer Blick ins All wegen der endlichen Laufzeit des Lichts auch stets ein Blick in die Vergangenheit ist, können wir die Frühphase des Universums erforschen, um zu erfahren, wie sich Galaxien und Galaxienhaufen gebildet haben, warum offenbar viele Galaxien geheimnisvolle zentrale Schwarze Löcher besitzen, und warum sich die wesentliche Masse des Universums in Form einer rätselhaften Dunklen Materie zu verbergen scheint. Diese Forschung benötigt modernste technische Hilfsmittel. Neben Hochleistungscomputern zählen dazu vor allem riesige Teleskope und hochempfindliche Messinstrumente auf der Erde oder im Weltraum. Die Arbeiten am MPIA sind nicht auf die Forschung und damit den Einsatz solcher Geräte beschränkt. Wir arbeiten auch an deren Entwicklung und Bau. Fast 30 Jahre lang betraf dies im wesentlichen das Calar-Alto-Observatorium in Spanien mit seinen Teleskopen mit bis zu 3.5 Metern Durchmesser, aber auch Projekte wie den europäischen Infrarotsatelliten ISO. Heute arbeiten wir maßgeblich an neuen, extrem anspruchsvollen Projekten wie dem Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory (E SO ) mit vier 8-Meter-Teleskopen in den chilenischen Anden, und dem Large Binocular Telescope (LBT), das von einem internationalen Konsortium in Arizona gebaut wurde. Das LBT ist gegenwärtig das größte Einzelteleskop der Welt; es besteht aus zwei 8,4-m-Spiegeln auf einer gemeinsamen Montierung. Durch die Expertise unseres Instituts im Bereich der Adaptiven Optik und der Interferometrie wird es möglich sein, beide Spiegel des LBT zusammenzuschalten und den Turbulenzen der Erdatmosphäre ein Schnippchen zu schlagen. Das LBT wird dann dem Weltraumteleskop Hubble nicht nur in der lichtsammelnden Wirkung, sondern auch in der räumlichen Auflösung weit überlegen sein. Auch die Weltraumteleskope von morgen, wie HERSCHEL (für das ferne Infrarot und den Submillimeter-Bereich), das größte bisher gebaute Weltraumobservatorium, dessen Start für den 14. Mai geplant ist, oder das bereits im Bau befindliche, noch viel größere James Webb Space Telescope (JWST, der Nachfolger von Hubble) werden vom MPIA mit neu entwickelten Instrumenten ausgerüstet. An unserem Tag der offenen Tür erwartet Sie folgendes Angebot:
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Die Parkmöglichkeiten auf dem Königstuhl sind sehr begrenzt! Nutzen Sie unser Angebot: Kostenlose Anfahrt per Bus etwa alle 15 Minuten:
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Profil des MPIA Das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (Abb. 1) ist eines von rund 80 Instituten der Max-Planck-Gesellschaft. Seine Gründung im Jahre 1967 ging aus der Einsicht hervor, dass ein überregionales, mit leistungsfähigen Teleskopen ausgestattetes Institut erforderlich sei, um international konkurrenzfähige astronomische Forschung betreiben zu können. Zusammen mit dem Zentrum für Astronomie der Universität und der Abteilung Astro- und Teilchenphysik des MPI für Kernphysik bildet es in Heidelberg einen weltweit beachteten Schwerpunkt der astronomischen Forschung. Das 1975 fertiggestellte Institut widmet sich der Vorbereitung und Auswertung astronomischer Beobachtungen und der Entwicklung neuer Messverfahren. Gemeinsam mit spanischen Stellen betrieb es in den Jahren 1973 bis 1984 den Aufbau des Deutsch-Spanischen Astronomischen Zentrums auf dem Calar Alto bei Almeria in Andalusien. Dieses größte Observatorium auf dem europäischen Festland (Abb. 2 und Abb. 3) wird heute von den Astronomen beider Länder paritätisch genutzt. Heute betreibt das MPIA zusammen mit Partnern aus Deutschland, Italien und den USA den bereits weit fortgeschrittenen Aufbau des Large Binocular Telescope (Abb. 4 und Abb. 5) und dessen Ausstattung mit neuen Messinstrumenten. Das LBT, welches seinen wissenschaftlichen Betrieb bereits aufgenommen hat, steht auf dem steht auf dem 3190 m hohen Mount Graham bei Tucson, Arizona; es trägt auf seiner Montierung zwei Hauptspiegel mit je 8.4 Metern Durchmesser und ist damit das größte Einzelteleskop der Welt. Weiterhin ist das MPIA an der instrumentellen Ausrüstung und an der Nutzung des europäischen Very Large Telescope (VLT) und des Very Large Telescope Interferometer (VLTI) auf dem Cerro Paranal in Chile maßgeblich beteiligt. Seit seiner Gründung engagiert sich das MPIA auch auf dem Gebiet der astronomischen Beobachtungen mit Hilfe von Satelliten und Raumsonden. Während die 1995 – 1998 mit dem europäischen Infrarotsatelliten ISO gesammelten Daten noch ausgewertet werden und mit dem amerikanischen Weltraumteleskop S PITZER eifrig beobachtet wird, laufen die Entwicklungsarbeiten an den Messinstrumenten für das europäische Weltraumteleskop HERSCHEL und für das James Webb Space Telescope, den Nachfolger des vom MPIA ebenfalls intensiv genutzten Weltraumteleskops HUBBLE, auf Hochtouren. Planung und Bau der Messinstrumente für die großen Observatorien am Boden und im Weltraum sind nicht die einzige Aufgabe des MPIA: Wesentlich ist unsere eigene, selbständige Forschung; dabei ist das enge Zusammenwirken von Wissenschaftlern und Technikern ein typisches Merkmal unserer Arbeit, denn die Behandlung neuer astronomischer Fragen erfordert meist auch die Lösung neuer technischer Probleme. Zwei wissenschaftliche Fragestellungen werden am MPIA vorrangig behandelt. Einmal geht es um die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Planeten in unserer kosmischen Nachbarschaft (Abb. 6 und Abb. 7). Dabei schwingt die Frage mit: Ist die Sonne mit ihrem belebten Planeten Erde einmalig, oder herrschen auch in der Umgebung anderer Sterne, zumindest der zahlreichen sonnenähnlichen unter ihnen, lebensfreundliche Bedingungen? Zum anderen geht es im Bereich Galaxien und Kosmologie um das Verständnis der Entwicklung des heutigen, reich strukturierten Universums, und um die Eigenschaften und die Entwicklung der Galaxien (Abb. 8), sowie um die fernsten Quasare und Schwarzen Löcher (Abb. 9). Zur Analyse des empfangenen Lichtes werden Methoden der digitalen Photographie, Photometrie und Spektroskopie im Sichtbaren und im Infraroten angewandt und weiter entwickelt. Theoretische Arbeitsgruppen begleiten die Beobachtungsprogramme mit numerischen Modellrechnungen, und an der Universität Jena untersucht unsere Arbeitsgruppe »Laborastrophysik« die optischen Eigenschaften astronomisch relevanter Materialien. Das MPIA steht in enger Verbindung zur Universität Heidelberg, der mehrere Mitarbeiter als Professoren angehören. Studenten der Fakultät für Physik und Astronomie führen am MPIA Forschungspraktika, sowie ihre Examensarbeiten für Diplom- und Doktorprüfung durch. Die Forschungsergebnisse werden laufend in internationalen Fachzeitschriten publiziert. Das MPIA hat rund 250 Mitarbeiter, zu denen etwa 130 Wissenschaftler und Techniker, sowie 50 Nachwuchs- und Gastwissenschaftler aus dem In- und Ausland zählen. Seit seiner Gründung engagiert sich das MPIA auch auf dem Gebiet der astronomischen Beobachtungen mit Hilfe von Satelliten und Raumsonden. Während die 1995 – 1998 mit dem europäischen Infrarotsatelliten ISO gesammelten Daten noch ausgewertet werden und mit dem amerikanischen Weltraumteleskop S PITZER eifrig beobachtet wird, sind die Entwicklungsarbeiten an den Messinstrumenten für das europäische Weltraumteleskop HERSCHEL soeben abgeschlossen – die Mission soll am 14. Mai in den Weltraum starten – und die Entwicklungsarbeiten für das James Webb Space Telescope, den Nachfolger des vom MPIA ebenfalls intensiv genutzten Weltraumteleskops HUBBLE, laufen auf Hochtouren. Auf dem Königstuhl entsteht das Haus der Astronomie (Abb. 10), in dem alle an die Öffentlichkeit gerichteten Aktivitäten der Heidelberger Astronomen gebündelt werden. Ausbildung von Schülern und Studenten, Lehrerfortbildung und Information der Medien stehen hier hoch im Kurs. Die Einrichtung wird von Klaus Tschira Stiftung, Max-Planck-Gesellschaft, Universität, Stadt Heidelberg und Land Baden-Württemberg getragen. |
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Abb. 1: Das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) auf dem Königstuhl bei Heidelberg. Vorne links das Astrolabor mit seinen zwei Kuppeln, im Hintergrund die Stadt und der Neckar.
Bild: A. M. Quetz, W. Rauh
Abb. 2: Blick von Norden auf die Teleskope des Calar Alto. Von links nach rechts: die Kuppeln des 2.2-m-Teleskops, des spanischen 1.5-m-Teleskops, des 1.2-m-Teleskops, des Schmidt-Spiegels und des 3.5-m-Teleskops.
Abb. 3: Das 3.5-m-Teleskop in seiner Kuppel.
Abb. 4: Der 50 m hohe Schutzbau des Large Binocular Telescope (LBT) auf dem Mount Graham in Arizona. Das Gebäude beherbergt das größte Einzelteleskop der Welt, an dessen Bau und Nutzung das MPIA maßgeblich beteiligt ist.
Abb. 5: Die gewaltige Konstruktion des LBT in seinem Schutzbau. Im Gegensatz zu den bisherigen Großteleskopen trägt sie gleich zwei Hauptspiegel mit je 8.4 m Durchmesser auf einer Montierung.
Abb. 6: Diese Sternentstehungsregion befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, einer Galaxie in der Nachbarschaft unserer Milchstraße. Das Bild ist eine Überlagerung aus Aufnahmen im sichtbaren Licht mit Großteleskopen in Chile, Aufnahmen des Satelliten SPITZERim Infraroten, und Aufnahmen des Weltraumobservatoriums XMM-Newton im Röntgenlicht. Aus solchen Bildern kann man ableiten, wie die Entstehung neuer Sterne im Laufe von Jahrmillionen abläuft.
Abb. 7: Am Ende ihres nur wenige Millionen Jahre dauernden Lebens explodieren massereiche Sterne als gewaltige Supernovae, deren Leutkraft die Helligkeit ganzer Galaxien übertrifft. Danach bleibt ein Supernova-Überrest zurück: Der Crab-Nebel (hier in einer Aufnahme des neuen LBT gezeigt) ist ein berühmtes Beispiel einer Solchen »Sternleiche«. Die Supernova, die ihn erzeugte, explodierte im jahre 1054 im Sternbild Stier.
Abb. 8: Die Galaxie NGC 6946 im optischen Spektralbereich, aufgenommen mit dem Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona, USA, an dessen Bau und Nutzung fünf deutsche Institute mit 25 Prozent beteiligt sind. Das LBT ist das größte Einzelteleskop der Welt.
Abb. 9: Links ein »Einsteinring«. Ein solches Bild entsteht, wenn weit im Hintergrund, am Rande der Welt, ein heller Quasar leuchtet – eigentlich müsste er uns aufgrund der enormen Entfernung (Milliarden Lichtjahre) punktförmig erscheinen. Quasare sind die hell leuchtenden Zentren »Aktiver Galaxien«, in deren Kern Materie in ein massereiches Schwarzes Loch fällt und dabei die enorme Strahlung erzeugt. Aber genau auf der Verbindungslinie zwischen dem Quasar und der Erde steht eine zweite Galaxie. Ihre Masse verhält sich (nach Einsteins Relativitätstheorie) wie eine optische Linse: Sie verstärkt das Licht des Quasars und verzerrt sein Bild zu einem sogenannten »Einsteinring«. Weil die Physik dieses Effekts (»Gravitationslinse«) bekannt ist, lässt sich aus dem beobachteten Ring das Bild der Aktiven Galaxie im Hintergrund rekonstruieren! (Rechtes Bild)
Abb. 10: Auf dem Gelände des Max-Planck-Instituts für Astronomie entsteht das Haus der Astronomie, in dem alle an die Öffentlichkeit gerichteten Aktivitäten der Heidelberger Astronomen gebündelt werden. Baubeginn soll im September 2009, Fertigstellung im September 2011 sein. Die Planung des Gebäudes liegt bei den Architekten Bernhardt und Partner in Darmstadt.