Vortragsreihe: Vom Universum in die Lausitz

Faszination Astrophysik für alle: Am 16. und 17. Februar 2022 lädt das DZA-Team zu zwei Abenden voller spannender Einblicke in die Welt der Physik und Ideen für das Deutsche Zentrum für Astrophysik (DZA) mit Online-Vorträgen ein. Alle Vorträge können Sie sich anschließend hier anhören und ansehen.

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Mehr Informationen zu den Themen und Referenten:

Einsteins Universum mit Radioastronomie erforschen

Prof. Dr. Michael Kramer | Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn

Das Universum hält viele Geheimnisse bereit, die die Astronomie versucht zu entschlüsseln. Neben den Sternen und Galaxien gibt unzählige Objekte, die wir nicht mit unseren Augen sehen können, die wir aber mit Teleskopen, insbesondere Radioteleskopen, beobachten können. Ob es Bilder von Schwarzen Löchern sind, oder regelmäßige Signale von den dichtesten Objekten im Universum, Neutronensternen, oder Wellen in der Raumzeit, die Radioastronomie spürt sie auf und vergleicht das Gefundene mit den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Eine Abweichung von Einsteins Vorhersagen wäre eine (weitere!) Revolution unseres Weltbilds. Dieser Vortrag berichtet von der Suche nach solchen Abweichungen.

Prof. Dr. Michael Kramer ist Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, Professor für Astrophysik an der Universität zu Manchester und Präsident der deutschen Astronomischen Gesellschaft. In seinen Forschungen studiert er Neutronensterne, Schwarze Löcher und Gravitationswellen. Er war einer der Hauptakteure bei der ersten Aufnahme eines schwarzen Lochs und ist spezialisiert auf präzise Experimente zur Überprüfung von Einsteins Relativitätstheorie mit Hilfe der Radioastronomie.

Big Bang, Big Data, Green Computing - nachhaltige Veredelung von Daten aus aller Welt in der Lausitz

Prof. Dr. Hermann Heßling | Professor für Angewandte Informatik an der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin

"Daten" sind eine der drei tragenden Säulen des Deutschen Zentrums für Astrophysik (DZA): Datenströme verschiedener astronomischer Observatorien rund um den Globus sollen zusammengeführt werden. Die von ihnen produzierten Datenmengen übertreffen das Volumen des gesamten globalen Internetverkehrs.

Von der künftigen Flut an Daten lässt sich nur ein Bruchteil langfristig aufheben. Darum gilt es, die wirklich relevanten Informationen in sehr kurzer Zeit aus den riesigen Datenströmen zu extrahieren. Entscheidungen, was verworfen wird, sind irreversibel - was weg ist, ist weg. Damit es die richtigen Entscheidungen sind, brauchen wir neue Verfahren des maschinellen Lernens. Sonst droht uns ein dramatischer Informationsverlust.

Auch außerhalb der Astrophysik werden immer mehr Sensoren mit immer höherer Auflösung und immer stärkerer Vernetzung untereinander verwendet. So wächst in der personalisierten medizinischen Versorgung oder in der Verkehrslenkung die Menge an Daten ebenfalls enorm.

Das DZA ist ein idealer Ort, um die notwendigen neuartigen Computing-Verfahren zu entwickeln. Erfahrungsgemäß entstehen gerade im Umfeld von daten-intensiven Einrichtungen viele Start-ups: sie tragen als Job-Motoren entscheidend zur nachhaltigen Entwicklung der lokalen Wirtschaft bei.

Hermann Heßling studierte Physik an den Universitäten Münster, Göttingen und Hamburg. Nach seiner Promotion ging er 1993 an das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY. Seit 2000 ist er Professor für Angewandte Informatik an der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin. Er beschäftigt sich insbesondere mit Big Data und deren Analyse in Echtzeit.

Mein Gott, sie ist voller Sterne – galaktische Archäologie
mit zwei Milliarden Sternen

Prof. Dr. Matthias Steinmetz | Professor für Astrophysik an der Universität Potsdam und Direktor am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)

Die Milchstraße ist unsere Heimatgalaxis. Zusammen mit der Sonne ziehen etwa 100 Milliarden Sterne verschiedenen Alters ihre Kreise um das galaktische Zentrum. Die Milchstraße ist dabei ein typischer Repräsentant einer ganzen Klasse von Galaxien, den sogenannten Spiralgalaxien, wie sie im Universum viele Milliarden Mal vorkommen. Doch wie hat sich unsere Galaxis gebildet? War es in einem gewaltigen „Urkollaps“ vor 10 Milliarden Jahren oder bildete sie sich langsam durch das sukzessive Verschmelzen kleinerer Galaxien, wie es die Kosmologie vorhersagt? Ist letzteres der Fall, so sollte es Überreste geben, die von solchen galaktischen Zusammenstößen zeugen. Doch wurden diese Überreste über die Jahrmilliarden bis nahe zur Unkenntlichkeit ausgewaschen. Die neusten Großprojekte vom Boden und im Weltraum erlauben es jedoch, systematisch die Eigenschaften von Millionen von Sternen in unserer Milchstraße zu analysieren, besagte Überbleibsel aufzuspüren und so die Entstehungsgeschichte unserer Milchstraße zu rekonstruieren.

Matthias Steinmetz ist Wissenschaftlicher Vorstand des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Direktor des Forschungsbereichs Extragalaktische Astrophysik und Professor für Astrophysik an der Universität Potsdam. Seine Forschungsinteressen fokussieren sich auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien, insbesondere auch unserer Milchstraße. Dafür ist er sowohl in Projekte zur hochauflösenden Simulationen der Galaxienentstehung wie auch zur Durchführung großer Beobachtungskampagnen einvolviert. Er ist Wissenschaftlicher Leiter (PI) des RAdial Velocity Experiment RAVE, einer großen internationalen Beobachtungskooperation, die in den letzten zehn Jahren über eine halbe Million Spektren für Sterne unserer Milchstraße gesammelt hat.

Gravitationswellen – ein neues Fenster ins Universum

Prof. Dr. Michèle Heurs | Professorin für Experimentalphysik an der Leibniz Universität Hannover

Seit der ersten direkten Detektion von Gravitationswellen in 2015 wird unsere Erkenntnis über das Universum um ein völlig neuartiges Beobachtungsfenster bereichert — wir können das Universum jetzt nicht nur mittels elektromagnetischer Teleskope und Neutrinodetektoren beobachten, sondern mit interferometrischen Gravitationswellendetektoren quasi auch belauschen. Die Empfindlichkeit dieser Detektoren ist mittlerweile so hoch, dass Quanteneffekte des verwendeten Laserlichtes inzwischen limitierend wirken. Dieser Vortrag schildert, welche astrophysikalischen Erkenntnisse in den letzten 6,5 Jahren bereits gewonnen wurden, beleuchtet die limitierenden Rauschquellen der aktuellen und nächsten Detektorgeneration, und gibt einen Ausblick auf die Zukunft der Gravitationswellendetektion.

Michèle Heurs ist Professorin für Experimentalphysik an der Leibniz Universität Hannover (LUH). Sie arbeitet auf dem Gebiet der nichtklassischen Laserinterferometrie und der Quantenkontrolle, sowohl für die Grundlagenforschung (in der Gravitationswellendetektion und der Quantenoptik), als auch für Anwendungen für die Präzisionsmesstechnik.

Michèle Heurs ist langjähriges Mitglied der LIGO Scientific Collaboration (LSC) und seit 2015 Council Member der LSC. Sie ist Dekanin der QUEST Leibniz Forschungsschule (einer interdisziplinären Fakultät der LUH), und Principle Investigator in den Exzellenzclustern „PhoenixD“ und „QuantumFrontiers“.

Das Weltraumteleskop Gaia und die Vermessung des Universums

Prof. Dr. Sergei Klioner | Leiter des Lohrmann Observatoriums an der TU Dresden

Seit über 20 Jahren beteiligt sich eine Gruppe Wissenschaftler*innen des Lohrmann-Observatoriums der Technischen Universität Dresden an einem der faszinierendsten astronomischen Projekte  – dem Weltraumteleskop Gaia. Die ESA-Mission Gaia ist im Dezember 2013 gestartet und vermisst die Positionen von ca. 2 Milliarden Himmelskörpern (vor allem Sterne) derart genau, dass winzigste Veränderungen ihrer Positionen die Information über die Entfernung dieser Himmelsobjekte sowie über deren räumliche Bewegung preisgeben. Sowohl die Messgenauigkeit von Gaia als auch die Anzahl der vermessenen Objekte sorgen für eine regelrechte Revolution in der Astronomie. Anwendungen der Gaia-Ergebnisse reichen von der genaueren Bestimmung der Asteroiden-Bahnen im Sonnensystem, über neue Erkenntnisse im Bereich der Physik der Sterne und der Dynamik unserer Galaxie, bis hin zur Physik der Quasare – weit entfernte Galaxien, welche das Bezugssystem für Gaia definieren. In dem Vortrag werden sowohl die Details zu dem Gaia-Projekt als auch Beispiele der wissenschaftlichen Ergebnisse diskutiert.
 
Prof. Dr. Sergei Klioner ist Leiter des Lohrmann-Observatoriums an der TU Dresden. Seine Forschungsgebiete sind Astrometrie, Himmelsmechanik und die astronomischen Anwendungen der Relativitätstheorie. Seit 2000 beteiligt er sich am ESA-Projekt Gaia. Als Mitglied des wissenschaftlichen Vorstandes von Gaia (seit 2007) ist Prof. Klioner für die optimale Verarbeitung der Gaia-Daten mitverantwortlich.

Boten aus dem Weltall

Prof. Dr. Christian Stegmann | Direktor für Astroteilchenphysik bei DESY, Zeuthen

Wir stehen im Regen. Dauernd. Aus dem Weltraum prasselt ein ständiger Schauer subatomarer hochenergetischer Teilchen auf die Erde. Manche dieser Teilchen haben die Energie eines Tennisballs mit 200 km/h. Sind es Überreste gewaltiger Sternenexplosionen oder die Umgebungen schwarzer Löcher, die sie auf riesige Energien beschleunigen? Und welchen Einfluss haben diese Teilchen auf unser Universum? Seit über hundert Jahren suchen Wissenschaftler*innen aus aller Welt Antworten auf diese Fragen. Prof. Dr. Christian Stegmann ist einer von ihnen. Nehmen Sie teil an einer Reise in die Welt der Astroteilchenphysik.

Christian Stegmann ist Direktor für Astroteilchenphysik bei DESY, Professor an der Universität Potsdam und leitet den DESY-Standort in Zeuthen, in Brandenburg. Der Schwerpunkt seiner Forschungen liegt in der bodengebundenen Gammastrahlungsastronomie mit einem Fokus auf hochenergetische Gammastrahlungsquellen in unserer Milchstrasse.