WEBVTT Kind: captions Language: de 00:00:00.000 --> 00:00:14.480 [Musik] 00:00:14.480 --> 00:00:21.030 Die PSF-Abteilung untersucht die Entstehung von Planeten und Sternen und wir kombinieren 00:00:21.030 --> 00:00:26.029 Beobachtungen an großen Observatorien, sowohl auf der Erde als auch aus dem Weltraum, 00:00:26.429 --> 00:00:34.194 wie kürzlich das James Webb-Weltraumteleskop, mit numerischen Simulationen und Experimenten in unserem Labor. 00:00:34.360 --> 00:00:40.692 Wir wollen verstehen, wie Sterne entstehen, wie schnell sie in unserer und anderen Galaxien entstehen, 00:00:40.859 --> 00:00:45.525 aber wir wollen auch verstehen, wie sich Planeten aus mikrometergroßen Partikeln bilden, 00:00:45.525 --> 00:00:51.024 die sich in sogenannten protoplanetaren Scheiben um junge Sterne befinden. 00:00:51.360 --> 00:00:57.760 Diese winzigen Teilchen müssen zusammenkommen, sie kollidieren und wachsen, und irgendwann bilden sie 00:00:57.760 --> 00:01:04.760 Planeten und sie bilden auch die Atmosphären von Planeten. Wir sind auch auf der Suche nach jungen Planetensystemen 00:01:04.760 --> 00:01:13.720 durch Beobachtungen mit adaptiver Optik, bei denen wir die Atmosphäre korrigieren und sehr scharfe 00:01:13.720 --> 00:01:22.560 Bilder erhalten, aber wir nutzen auch das JWST und andere Weltraumteleskope, um sehr scharfe Bilder, aber 00:01:22.560 --> 00:01:29.016 auch Spektren junger Sterne zu erhalten. Und wir haben kürzlich Wasser im Inneren einer Scheibe gefunden. 00:01:29.016 --> 00:01:37.360 Und in unserem Labor versuchen wir herauszufinden, welche Bedingungen wir vorfinden und welche chemischen Reaktionen 00:01:37.360 --> 00:01:42.440 unter den Bedingungen der frühen Erde, aber auch im interstellaren Medium und in protoplanetaren 00:01:42.440 --> 00:01:46.746 Scheiben ablaufen und wie das tatsächlich mit der Entstehung des Lebens zusammenhängt. 00:01:47.279 --> 00:01:57.011 Sehr kalte staubhaltige Objekte, wie die protoplanetaren Scheiben, und Moleküle wie Wasser leuchten im Infraroten. 00:01:57.511 --> 00:02:04.476 Aber ein Teil unserer Atmosphäre ist tatsächlich für Infrarotwellenlängen undurchlässig. Wir müssen also in den Weltraum fliegen, 00:02:04.476 --> 00:02:08.342 um empfindliche Beobachtungen durchzuführen. Und das hat bei uns eine lange Tradition. 00:02:08.675 --> 00:02:15.340 Wir waren am Infrarot-Weltraumobservatorium Herschel beteiligt und jetzt beteiligen wir uns am JWST, 00:02:15.340 --> 00:02:20.673 dem größten weltraumgestützten Teleskop, das wir je gestartet haben. 00:02:21.006 --> 00:02:26.005 James Webb hat vier Instrumente an Bord. Und eines davon ist das Mittelinfrarotinstrument MIRI. 00:02:26.005 --> 00:02:32.004 Das ist die Kamera und der Spektrometer für die längsten Wellenlängen, das heißt, man kann da die kühlsten Objekte sehen, 00:02:32.004 --> 00:02:37.336 man kann auch am tiefsten in die Staubwolken hineinschauen und man kann auch am weitesten die Zeit zurückschauen. 00:02:37.403 --> 00:02:43.168 Und das ist im Prinzip ein sehr spannendes Instrument, weil es uns erlauben wird, die entferntesten Objekte zu sehen, 00:02:43.168 --> 00:02:45.501 die kurz nach dem Urknall entstanden sind. 00:02:45.501 --> 00:02:47.334 Das ist eine der großen Fragen von James Webb: 00:02:47.334 --> 00:02:51.033 Wie sind die frühesten Galaxien in unserem Universum entstanden? 00:02:51.033 --> 00:02:55.366 Wie sind die ersten Sterne entstanden? Wie unterscheiden sie sich von unseren heutigen Sternen? 00:02:55.366 --> 00:02:58.555 Und da hat James Webb jetzt auch schon wirklich interessante Entdeckungen gemacht. 00:02:58.555 --> 00:03:06.697 Und im Infraroten kann man eben auch, vor allem mit MIRI, ganz interessante Moleküle sehen, wie z. B. Wasser auf fremden Planeten 00:03:06.697 --> 00:03:09.530 auf extrasolaren Planeten, die um ferne Sterne kreisen. 00:03:10.960 --> 00:03:20.194 Wir sind dem JWST-Projekt im Jahr 2000 beigetreten. Und jetzt, 20 Jahre später, können wir tatsächlich die wissenschaftliche Ernte einfahren. 00:03:20.194 --> 00:03:29.692 Eines der großartigen Ergebnisse war die Entdeckung von Wasser in der Zone, in der wir terrestrische Planeten vermuten. 00:03:29.692 --> 00:03:37.280 Darüber hinaus fanden wir eine erstaunliche Suppe von Molekülen in Scheiben geringer Masse, 00:03:37.280 --> 00:03:40.524 angefangen bei einfachen Kohlenwasserstoffen bis hin zu Benzol. 00:03:40.524 --> 00:03:46.689 Wir schauen nun auf eine Welt, die wir noch nie zuvor gesehen haben. 00:03:47.120 --> 00:03:52.188 Und dies ist eine faszinierende Zeit, Teil der JWST-Mission zu sein. 00:03:53.688 --> 00:04:01.519 Um also Leben auf Gesteinsplaneten anzukurbeln, brauchen wir organische Moleküle. 00:04:01.519 --> 00:04:05.852 Wir müssen diese organischen Moleküle also entweder unter frühen Erdbedingungen 00:04:05.852 --> 00:04:10.851 oder im interstellaren Raum und in protoplanetaren Scheiben bilden. 00:04:11.018 --> 00:04:18.349 Und tatsächlich sehen wir in Kometen eine Suppe aus organischen Molekülen. Wir sehen sie in Asteroiden. 00:04:18.516 --> 00:04:21.682 Wir haben auch viele Moleküle in Scheiben gefunden. 00:04:22.015 --> 00:04:25.681 Wir verstehen jedoch nicht immer, wie diese Moleküle entstehen, 00:04:25.681 --> 00:04:31.514 denn sie weisen sehr niedrige Temperaturen auf und sind extremen Strahlungsbedingungen ausgesetzt. 00:04:31.514 --> 00:04:34.846 Wir wollen herausfinden, wie das geschieht 00:04:34.846 --> 00:04:42.345 und haben deshalb ein Labor eingerichtet. Und Jiao He ist der Leiter dieses Labors hier in Heidelberg. 00:04:42.345 --> 00:04:49.343 Meine Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf die Bildung präbiotischer Moleküle im Weltraum, 00:04:49.343 --> 00:04:58.675 insbesondere in dichten Molekülwolken, in denen Sterne und Planetensysteme entstehen. 00:04:58.675 --> 00:05:06.720 Eine der wichtigsten Hypothesen zum Ursprung des Lebens ist, dass die präbiotischen Moleküle, 00:05:06.720 --> 00:05:10.006 die Bausteine ​​des Lebens, aus dem Weltraum stammen. 00:05:10.006 --> 00:05:15.838 Sie werden in Form von Meteoriten und Kometen auf die frühe Erde gebracht. 00:05:15.838 --> 00:05:19.671 Wo liegen die Ursprünge von Kometen und Meteoriten? 00:05:19.671 --> 00:05:24.503 Sie können letztlich auf Molekülwolken im Weltraum zurückgeführt werden. 00:05:24.503 --> 00:05:32.935 Was wir im Labor tun, ist, dass wir versuchen, die physikalischen und chemischen Bedingungen in der Molekülwolke zu simulieren 00:05:32.935 --> 00:05:42.699 und zu sehen, welche Art von Chemie ablaufen kann, um diese organischen Moleküle, insbesondere präbiotische Moleküle, zu produzieren. 00:05:42.866 --> 00:05:49.565 Wir haben das Labor im Jahr 2020 aus dem Nichts, aus dem leeren Raum gegründet, 00:05:49.698 --> 00:05:54.564 und alle kleinen Teile zusammengefügt, um eine große Maschine zu erschaffen. 00:05:54.697 --> 00:06:01.529 Wir haben ein großes Vakuumsystem gebaut und verfügen über einen Kryostaten, um eine Probe abzukühlen. 00:06:01.529 --> 00:06:10.227 Wir investieren viel Zeit in die Instrumentierung. Wir führen viele Tests durch, um sicherzustellen, dass alles gut funktioniert. 00:06:10.361 --> 00:06:16.280 In der Molekülwolke, in der das Sonnensystem entstand, sind die Staubpartikel 00:06:16.280 --> 00:06:24.758 von einem Eismantel aus Wasser und Kohlenmonoxid bedeckt. Der Eismantel besteht aus mehr oder weniger zwei Schichten. 00:06:24.858 --> 00:06:31.960 In der inneren Schicht dominiert Wasser, in der äußeren Schicht dominiert Kohlenmonoxid. 00:06:31.960 --> 00:06:41.021 In der äußeren, von Kohlenmonoxid dominierten Schicht werden die meisten komplexen organischen Moleküle und präbiotischen Moleküle gebildet. 00:06:41.021 --> 00:06:46.020 Meine Experimente zeigen, dass das Kohlenmonoxid-Eis 00:06:46.187 --> 00:06:53.019 bei dieser sehr niedrigen Temperatur einen Phasenübergang von der amorphen Phase zur polykristallinen Phase durchläuft. 00:06:53.019 --> 00:07:00.684 Und während des Phasenübergangs können sich die Verunreinigungen oder andere Reaktanten, Atome und kleine Moleküle, 00:07:00.684 --> 00:07:07.349 anlagern und zusammenschieben, und während des Phasenübergangs kann eine Reaktion stattfinden. 00:07:07.349 --> 00:07:15.681 Dies könnte einer der wichtigsten Mechanismen zur Herstellung präbiotischer Moleküle in dichten Molekülwolken sein. 00:07:15.681 --> 00:07:26.012 Bisher konzentrierte sich unsere Forschung auf relativ kleine Moleküle wie Wasser, Wasserstoff und Methanol usw. 00:07:26.012 --> 00:07:34.360 und wir haben uns nicht wirklich mit der Bildung großer präbiotischer Moleküle wie Nukleinbasen oder sogar 00:07:34.360 --> 00:07:38.843 etwas Größerem wie Nukleoside oder sogar Nukleotide befasst. 00:07:39.010 --> 00:07:45.842 Und wir haben speziell für dieses Thema eine große Maschine gebaut. 00:07:45.842 --> 00:07:50.008 Wir verfügen über ein neues Ultrahochvakuumsystem, 00:07:50.008 --> 00:07:59.006 ein sehr empfindliches und sehr hochauflösendes Massenspektrometer namens Orbitrap zur Identifizierung präbiotischer Moleküle. 00:07:59.200 --> 00:08:08.671 Und wir hoffen, dass wir mit dieser hochempfindlichen und präzisen Maschine große Moleküle im Eismantel identifizieren können. 00:08:08.837 --> 00:08:19.335 Wir konnten bereits zeigen, dass wir Moleküle wie Nukleinbasen, Aminosäuren und Zuckermoleküle im Eismantel produzieren können, 00:08:19.502 --> 00:08:23.001 wenn wir die Eismischung bestrahlen. 00:08:23.001 --> 00:08:30.200 Eines unserer nächsten Forschungsthemen ist daher, ob wir Nukleoside im Eismantel herstellen können. 00:08:31.033 --> 00:08:34.699 Ich hoffe, dass wir in den nächsten ein bis zwei Jahren herausfinden können, 00:08:34.699 --> 00:08:41.697 ob in den Eismänteln in dichten Molekülwolken Nukleoside entstehen können. 00:08:42.364 --> 00:08:45.030 Aber wir denken bereits an die nächste Mission. 00:08:45.030 --> 00:08:46.596 Wir sind also Teil von Roman. 00:08:46.596 --> 00:08:54.695 Dies ist ein US-Programm und wir haben alle Mechanismen für das Coronagraphic Instrument zur direkten Abbildung von Planeten bereitgestellt. 00:08:54.862 --> 00:09:04.860 Das Ziel besteht also tatsächlich darin, in Zukunft Bilder von erdähnlichen Planeten zu erhalten und deren Atmosphären zu vermessen. 00:09:04.860 --> 00:09:10.858 Dies ist ein langfristiges Projekt und wir bereiten uns jetzt auf die notwendigen Schritte vor. 00:09:10.858 --> 00:09:17.024 Aber der wirklich großartige Aspekt unserer Arbeit ist, dass wir jeden Tag immer noch etwas entdecken können, 00:09:17.024 --> 00:09:21.356 weil wir neue Augen wie JWST oder ELT haben. 00:09:21.523 --> 00:09:28.022 Wir können das mit großangelegten numerischen Simulationen kombinieren und Experimente durchführen. 00:09:28.022 --> 00:09:32.187 Und die andere Zutat ist natürlich, dass wir eine großartige Gruppe von Menschen haben. 00:09:32.354 --> 00:09:37.187 Studierende und Postdoktoranden aus der ganzen Welt kommen an unsere Abteilung 00:09:37.187 --> 00:09:40.353 und wir bündeln unsere Kräfte, um großartige Wissenschaft zu produzieren. 00:09:40.686 --> 00:09:46.018 Und Vielfalt ist keine Herausforderung, es ist einfach wunderbar, dass wir sie haben. 00:09:46.685 --> 00:09:57.897 [Musik]