Институт астрофизики Лейбница в Потсдаме

Институт астрофизики Лейбница в Потсдаме

Главное здание в Бабельсберге
Стул	Матиас Штайнмец
Персонал	ок. 200
Расположение	Потсдам-Бабельсберг
Веб-сайт	www .aip .из

Потсдамский институт астрофизики Лейбница (AIP) — немецкий научно-исследовательский институт. Она является преемницей Берлинской обсерватории, основанной в 1700 году, и Потсдамской астрофизической обсерватории (АОП), основанной в 1874 году. Последняя была первой в мире обсерваторией, в которой особое внимание уделялось области исследований астрофизики . AIP была основана в 1992 году в ходе реструктуризации после воссоединения Германии .

AIP финансируется из частных источников и является членом Ассоциации Лейбница . Он расположен в Бабельсберге в земле Бранденбург , к западу от Берлина , несмотря на солнечную обсерваторию «Башня Эйнштейна» и огромный телескоп-рефрактор. на Телеграфенберге в Потсдаме принадлежат АИП.

Ключевыми темами АИП являются космические магнитные поля ( магнитогидродинамика ) различных масштабов и внегалактическая астрофизика . Астрономические и астрофизические области, изучаемые в АИП, варьируются от солнечной и звездной физики до звездной и галактической эволюции и космологии .

Институт также разрабатывает исследовательские технологии в области спектроскопии и роботизированных телескопов . Он является партнером Большого бинокулярного телескопа в Аризоне, установил роботизированные телескопы на Тенерифе таких как VLT ESO и в Антарктике, разрабатывает астрономические приборы для больших телескопов , . Кроме того, работа над несколькими в области электронных наук. проектами проводятся в АИП.

История

Источник

История астрономии в Потсдаме действительно началась в Берлине в 1700 году. По инициативе Готфрида В. Лейбница в Берлине было основано «Бранденбургское общество» (позже названное Прусской академией наук 11 июля 1700 года курфюрстом Фридрихом III ) . Двумя месяцами ранее национальная календарная монополия предоставила финансирование для обсерватории. первый директор Готфрид Кирх К 18 мая был назначен . Это произошло в спешке, поскольку источником финансирования академии должна была стать прибыль от национального основного календаря, рассчитанного и проданного обсерваторией. Этот вид финансирования существовал до начала XIX века, но базовый календарь рассчитывался до самого недавнего времени (он прекратился после Венде в 1991 году).

Старого Нового Обсерватория Берлина на Линден-стрит

В 1711 году первая обсерватория была построена на Доротеин-стрит в Берлине, а в 1835 году было построено новое здание обсерватории, спроектированное известным архитектором Карлом Фридрихом Шинкелем , на Линден-стрит (недалеко от Халлешес-Тор). Александр фон Гумбольдт тогда продвигал астрономию своими знаменитыми лекциями «Космос» в 1827–1828 годах. Он сыграл важную роль в обеспечении средств как для обсерватории, так и для инструментов.

Берлинская обсерватория стала известна всему миру, когда Иоганн Готфрид Галле открыл планету Нептун в 1846 году. Открытия канальных лучей Ойгеном Гольдштейном в 1886 году в физической лаборатории обсерватории и изменения высоты земного полюса Карлом Фридрихом Кюстнером. в 1888 году были также важны.

Два последних научных события произошли, когда Вильгельм Юлиус Ферстер был директором обсерватории, которая в то время была прикреплена к Берлинскому университету. Он подготовил основу астрономических обсерваторий в Потсдаме: в 1874 году основал АОП на Телеграфенберге, а в 1913 году перенес Берлинскую обсерваторию в Бабельсберг.

Основание Потсдамской астрофизической обсерватории (АОП)

Астрофизическая обсерватория Потсдама больше не используется как обсерватория. В настоящее время здесь находится Потсдамский институт исследований воздействия на климат как часть Научного парка Альберта Эйнштейна.

Разрез Астрофизической обсерватории Потсдама

Большой рефрактор 1899 года, двойной телескоп с линзами 80 см (31,5 дюйма) и 50 см (19,5 дюйма).

В середине 19 века спектральный анализ был разработан Густавом Кирхгофом и Робертом Бунзеном . Это позволило получить информацию о физических параметрах и химическом составе звезд путем спектрального анализа их света. Ферстер осознал эти возможности и инициировал строительство солнечной обсерватории в 1871 году как памятник наследному принцу, в которой он подчеркнул важность и пользу исследований Солнца. Эта идея вскоре распространилась на всю астрофизику.

Местом для обсерватории был выбран холм к югу от Потсдама , Телеграфенберг, на котором с 1832 по 1848 год находилась ретрансляционная станция военного телеграфа, идущего из Берлина в Кобленц. 1 июля 1874 г. была основана АОП. Еще до начала строительства обсерватории осенью 1876 года наблюдения Солнца проводил с башни бывшего военного приюта на Линден-стрит в Потсдаме Густав Шперер . Строительные работы начались в 1876 году; Главное здание обсерватории и ее оборудование были закончены осенью 1879 года.

AOP управлялся советом директоров, в состав которого входили Вильгельм Юлиус Ферстер , Густав Кирхгоф и Артур Ауверс . В 1882 году Карл Герман Фогель единоличным директором обсерватории был назначен . Основное внимание его работы теперь было сосредоточено на звездной астрофизике. Он первым успешно определил лучевые скорости звезд фотографически и в результате открыл спектрально-двойные системы .

В 1899 году был построен один из крупнейших рефракторов в мире, Большой рефрактор Потсдама. с линзами 80 и 50 см, был изготовлен фирмами Штайнхейл и Репсольд и смонтирован в 24-метровом куполе. Его торжественно открыл немецкий император Вильгельм II . Хотя он и не оправдал всех надежд, которые возлагали на него астрономы, тем не менее следует упомянуть два важных открытия: межзвездные линии кальция в спектре спектроскопической двойной Дельты Ориона, сделанные Иоганнесом Хартманом в 1904 году. и наличие звездных эмиссионных линий кальция — намека на активность поверхности звезд — Густавом Эберхардом и Гансом Людендорфом около 1900 года.

Дополнительная информация: Потсдамский большой рефрактор.

один из самых известных астрофизиков этого столетия Карл Шварцшильд Десять лет спустя директором обсерватории стал . Всего за несколько лет работы (к 1916 году он умер от хронической болезни) он внес фундаментальный вклад в астрофизику и в общую теорию относительности . Всего через несколько недель после публикации теории Эйнштейном Шварцшильд нашел первое решение уравнений Эйнштейна , которое теперь названо в его честь как « решение Шварцшильда » и которое имеет фундаментальное значение для теории черных дыр.

Существуют и другие тесные связи между АОП и теорией относительности Эйнштейна. В 1881 году Альберт А. Майкельсон впервые провел свои с интерферометром . эксперименты в подвале главного корпуса АОП, которые должны были опровергнуть движение Земли через гипотетический эфир . Эйнштейна Его отрицательные результаты были фундаментально согласованы только благодаря специальной теории относительности 1905 года.

Башня Эйнштейна в Телеграфенберге сегодня. Эрих Мендельсон

Доказать гравитационное красное смещение спектральных линий Солнца — эффект, предложенный общей теорией относительности Эйнштейна, — было целью телескопа солнечной башни , который был построен с 1921 по 1924 год по инициативе Эрвина Финли-Фрейндлиха . Хотя в то время еще не было технической возможности измерить гравитационное красное смещение, здесь начались важные разработки в области физики Солнца и плазмы, и архитектор Эрих Мендельсон создал с помощью этой своеобразной экспрессионистской башни уникальное научное здание.

Помимо работ Шварцшильда, в последующие десятилетия важные наблюдательные программы, такие как Potsdamer Photometrische Durchmusterung и выдающиеся исследования Вальтера Гротриана, солнечной короны нашли признание во всем мире.

Переезд Берлинской обсерватории в Бабельсберг.

Здания института в Бабельсберге

В конце XIX века Берлинская обсерватория , первоначально построенная за пределами города, была окружена многоквартирными домами, поэтому научные наблюдения были практически невозможны. Поэтому Ферстер предложил перенести обсерваторию в место за пределами Берлина с лучшими условиями наблюдений. В 1904 году он назначил своим преемником для реализации этого проекта Карла Германа Струве , бывшего директора Кенигсбергской обсерватории.

После пробных наблюдений Пола Гутника летом 1906 года на холме в восточной части Королевского парка Бабельсберга было обнаружено новое место . Земля была передана в распоряжение обсерватории короной безвозмездно. Затраты на строительство новых зданий и новых инструментов составили 1,5 миллиона золотых марок и могли быть покрыты за счет продажи земельной собственности Берлинской обсерватории. Старую обсерваторию, построенную Шинкелем, позже снесли. В июне 1911 г. началось строительство новой обсерватории в Бабельсберге, а 2 августа 1913 г. ее переезд из Берлина в Бабельсберг был завершен.

Первые новые инструменты были доставлены весной 1914 года. Рефрактор диаметром 65 см — первый крупный астрономический инструмент, изготовленный знаменитым предприятием Carl Zeiss Jena, — был установлен в 1915 году, а завершение строительства 122-сантиметрового телескопа-рефлектора была отложена до 1924 года Первой мировой войной. Струве умер в 1920 году от несчастного случая, и его преемником стал Пауль Гутник , который в 1913 году ввёл в астрономию фотоэлектрическую фотометрию как первый объективный метод измерения яркости звёзд. Когда 122-сантиметровый телескоп (в то время второй по величине в мире) был закончен, Бабельсбергская обсерватория была самой оснащенной обсерваторией Европы.

Развитие фотоэлектрического метода исследования слабопеременных звезд и спектроскопические исследования на 122-см телескопе сделали обсерваторию Бабельсберг известной и за пределами Европы.

В начале 1931 года Зоннебергская обсерватория , основанная Куно Хоффмейстером к Бабельсбергской обсерватории была присоединена . Более 60 лет проводился фотографический обзор неба, представляющий собой второй по величине архив астрономических фотопластинок. Этот архив, а также открытие и исследование переменных звезд популяризировали имя Зоннеберга во всем астрономическом мире.

С приходом фашистского режима успехи астрономии в Потсдаме, как и в Бабельсберге, начали ухудшаться. Изгнание еврейских сотрудников сыграло важную роль в этом процессе. Начало Второй мировой войны практически ознаменовало прекращение астрономических исследований.

События после Второй мировой войны

122-см Бабельсбергский телескоп в КрАО .

Новое начало после войны было очень трудным. В Потсдаме башня Эйнштейна сильно пострадала от бомб, в Бабельсберге ценные инструменты, в том числе 122-сантиметровый телескоп (в бывшем здании которого сейчас находится библиотека АИП), были демонтированы и вывезены в Советский Союз в качестве военных репараций. Сейчас 122-сантиметровый телескоп работает в Крымской астрофизической обсерватории .

В январе 1947 года Немецкая академия наук взяла под свое управление АОП и Бабельсбергскую обсерваторию, но только в начале 1950-х годов астрономические исследования возобновились.

Директор АОП Ханс Кинле взял на себя редакционные обязанности профессионального журнала Astronomical Notes (нем. Astronomische Nachrichten ), который по сей день издается в AIP и, кроме того, является старейшим профессиональным журналом по астрономии.

В июне 1954 года Обсерватория солнечной радиоастрономии. (ОСРА) в Тремсдорфе (17 км к юго-востоку от Потсдама) начала свою работу в составе АОП. Ее история началась в 1896 году: после открытия радиоволн Генрихом Герцем в 1888 году сотрудники АОП Иоганнес Вильсинг и Юлиус Шайнер попытались обнаружить радиоизлучение Солнца. Им это не удалось из-за низкой чувствительности их оборудования. После Второй мировой войны Герберт Даэн снова предпринял попытки радионаблюдений Солнца в Бабельсберге, которые были продолжены в Тремсдорфе.

лесу недалеко от Йены был открыт 2-метровый телескоп, построенный Carl Zeiss Jena В октябре 1960 года в Таутенбургском , и была основана новая обсерватория Карла Шварцшильда . Вариант этого телескопа Шмидта по сей день является крупнейшей астрономической широкоугольной камерой в мире и основным наблюдательным инструментом астрономов ГДР.

В 1969 году четыре восточногерманских астрономических института — Астрофизическая обсерватория Потсдам, Бабельсбергская обсерватория, Тюрингская обсерватория Зоннеберг и обсерватория Карла Шварцшильда Таутенбург — были присоединены в ходе академической реформы к Центральному институту астрофизики Академии наук ГДР. . Позже к нему присоединились солнечная обсерватория «Башня Эйнштейна» и обсерватория солнечной радиоастрономии.

Одна часть научной деятельности касалась космических магнитных полей и космических динамо, явлений турбулентности , магнитных и эруптивных процессов на Солнце, процессов взрывной диссипации энергии в плазме, переменных звездах и звездной активности. Другая часть была направлена ​​на ранние фазы космической эволюции и возникновение структур во Вселенной , крупномасштабных структур вплоть до сверхскоплений и активных галактик . В связи с этим были разработаны специальные методы обработки изображений. Кроме того, исследования в области астрометрии проводились .

Научная работа Центрального института астрофизики сильно пострадала из-за изоляции ГДР от западного мира. Было очень сложно наладить контакт с западными коллегами. осенью 1989 года После падения Берлинской стены сразу же открылись новые возможности.

Воссоединение и основание AIP

На основании предписаний Соглашения об объединении Академии наук ГДР значительно 31 декабря 1991 г. Центральный институт астрофизики был распущен. По рекомендации Ученого совета 1 января 1992 г. Потсдамский астрофизический институт с сокращен штат сотрудников, был основан. Он занимает территорию бывшей Бабельсбергской обсерватории в Потсдам-Бабельсберге .

Обсерватория Зоннеберг и обсерватория Карла Шварцшильда больше не связаны с AIP, но AIP по-прежнему управляет Обсерваторией солнечной астрономии Rado. (OSRA) в Тремсдорфе и обслуживает Большой рефрактор. и Башня Эйнштейна в Телеграфенберге.

С тех пор AIP расширил области своих исследований, инициировал несколько новых технических проектов и участвует в нескольких крупных международных исследовательских проектах (см. ниже).

15 апреля 2011 г. название AIP было изменено на «Институт астрофизики Лейбница в Потсдаме». подчеркнуть принадлежность института к Товариществу Лейбница. Институт сохраняет аббревиатуру «AIP», а также интернет-домен «aip.de».

Основные направления исследований

• Магнитогидродинамика (МГД): Магнитные поля и турбулентность в звездах, аккреционных дисках и галактиках; компьютерное моделирование динамо-машин, магнитной нестабильности и магнитной конвекции
• Физика Солнца : Наблюдение солнечных пятен и солнечного магнитного поля с помощью спектрополяриметрии; Гелиосейсмология и гидродинамические численные модели; Исследование корональных плазменных процессов средствами радиоастрономии; Работа обсерватории солнечной радиоастрономии (OSRA) в Тремсдорфе, с четырьмя радиоантеннами в разных диапазонах частот от 40 МГц до 800 МГц.
• Звездная физика : Численное моделирование конвекции в звездных атмосферах, определение параметров поверхности звезд и химического состава, ветров и пылевых оболочек красных гигантов; Доплеровская томография структур поверхности звезд, разработка роботизированных телескопов, а также моделирование трубок магнитного потока.
• Звездообразование и межзвездная среда : Коричневые карлики и звезды малой массы, околозвездные диски, Происхождение двойных и кратных звездных систем.
• Галактики и квазары : Материнские галактики и окрестности квазаров, развитие квазаров и активных галактических ядер, строение и история происхождения Млечного Пути, численное компьютерное моделирование происхождения и развития галактик.
• Космология : Численное моделирование формирования крупномасштабных структур. Полуаналитические модели формирования и эволюции галактик. Прогнозы для будущих крупных наблюдательных исследований.

Участие в крупных международных исследовательских проектах

Большой бинокулярный телескоп

Большой бинокулярный телескоп в Аризоне

Большой бинокулярный телескоп (LBT) — новый телескоп на горе Грэмс в Аризоне. LBT состоит из двух огромных телескопов диаметром 8,4 м, установленных на общей монтировке. LBT с площадью 110 квадратных метров является крупнейшим телескопом в мире на одной монтировке, уступая только комбинированным телескопам VLT и Kecks.

БРЕД

Эксперимент с радиальной скоростью до 2010 года измеряет лучевые скорости и содержание элементов миллиона звезд, преимущественно в южном небесном полушарии. многообъектный спектрограф 6dF на 1,2-метровом телескопе UK Schmidt Англо-Австралийской обсерватории Для этой цели будет использован .

Слоановский цифровой обзор неба

Слоановский цифровой обзор неба (SDSS) детально исследует четверть всего неба и определит положение и абсолютную яркость более 100 миллионов небесных объектов. Кроме того, будут оценены расстояния более миллиона галактик и квазаров. С помощью этого исследования астрономы смогут оценить распределение крупномасштабных структур во Вселенной. Это может дать подсказки об истории развития Вселенной.

LOFAR (Низкочастотный массив)

LOFAR — это европейский радиоинтерферометр, который измеряет радиоволны с помощью множества отдельных антенн в разных местах, которые он объединяет в один сигнал. Одна из этих международных станций LOFAR была построена в Борниме Потсдамом и эксплуатируется AIP.

Солнечный орбитальный корабль

Solar Orbiter — международная миссия под руководством Европейского космического агентства (ЕКА) при участии НАСА. Он был запущен 10 февраля 2020 года и будет наблюдать за Солнцем не менее семи лет. Научная полезная нагрузка состоит из 10 приборов: четырех натурных приборов, измеряющих физические условия (магнитное поле, радиоволны, энергичные частицы...) в месте нахождения космического корабля, и шести приборов дистанционного зондирования, наблюдающих за Солнцем и его короной. в различных диапазонах длин волн. AIP участвует в эксплуатации и научной эксплуатации двух инструментов: спектрометрического телескопа для получения рентгеновских изображений (STIX) и детектора энергетических частиц (EPD).

Технические проекты

Виртуальная обсерватория

Немецкая астрофизическая виртуальная обсерватория (GAVO) — это проект электронной науки , который создает виртуальную наблюдательную платформу для поддержки современных астрофизических исследований в Германии. Это вклад Германии в международные усилия по созданию общей виртуальной обсерватории . GAVO обеспечивает стандартизированный доступ к немецким и международным архивам данных.

ГРЕГОР

Солнечный телескоп ГРЕГОР

ГРЕГОР — 1,5-метровый телескоп для исследования Солнца обсерватории Тейде на Тенерифе. Это новый тип солнечного телескопа, пришедший на смену предыдущему 45-сантиметровому телескопу Грегори-Куде. GREGOR оснащен адаптивной оптикой и достигнет разрешения 70 км поверхности Солнца. Исследование этих малых структур важно для понимания глубинных процессов взаимодействия магнитных полей с турбулентностью плазмы на Солнце. Разработку телескопа Грегора возглавит Институт Кипенхойера для Зонненфизики (KIS). при участии нескольких институтов. Телескоп назван в честь Джеймса Грегори , изобретателя григорианского телескопа .

АГВ Большого бинокулярного телескопа

AIP является партнером Консорциума LBT (LBTC) и вносит финансовый и материальный вклад в строительство Большого бинокулярного телескопа . Это влечет за собой как разработку и изготовление оптики, механических и электронных компонентов, так и разработку программного обеспечения для блоков сбора, управления и измерения волнового фронта. (АГВ). Блоки AGW являются важными компонентами телескопа и незаменимы для адаптивной оптики .

Многоблочный спектроскопический исследователь (MUSE)

Основная статья: Многоблочный спектроскопический исследователь

Многоблочный спектроскопический исследователь (MUSE) — инструмент второго поколения VLT ESO для . MUSE оптимизирован для наблюдения за обычными галактиками с очень высоким красным смещением. Кроме того, он обеспечит детальное исследование близлежащих нормальных, взаимодействующих галактик и галактик со вспышками звезд.

Потсдамский поляриметрический и спектроскопический прибор Эшель (PEPSI)

ПЕПСИ высокого разрешения представляет собой спектрограф для LBT . Это позволит одновременно наблюдать циркулярно и линейно поляризованный свет с высоким спектральным и временным разрешением. Спектрограф расположен в помещении со стабилизированной температурой и давлением внутри колонны телескопа. Свет будет передаваться по оптоволоконному кабелю от телескопа к спектрографу.

СТЕЛЛА

Роботизированная обсерватория STELLA на Тенерифе

СТЕЛЛА представляет собой роботизированную обсерваторию, состоящую из двух телескопов диаметром 1,2 м. Это долгосрочный проект по наблюдению за показателями звездной активности звезд типа Солнца. Операция происходит автоматически — телескопы автоматически определяют подходящую стратегию наблюдения.

Обсерватория солнечной радиоастрономии (ОСРА)

Радиоантенна OSRA в Тремсдорфе

Радиообсерватория ОСРА наблюдал и регистрировал радиоизлучение солнечной короны каждый день с 1990 по 2007 год. Он состоял из четырех антенн, ведущих наблюдения в четырех разных диапазонах частот: 40–80 МГц, 100–170 МГц, 200–400 МГц и 400–800 МГц. МГц. Антенны были роботизированы и автоматически следовали за Солнцем. Обсерватория располагалась в Тремсдорфе, недалеко от Потсдама.

4-метровый многообъектный спектроскопический телескоп (4MOST)

4МОСТ это многоволоконный мультиспектрограф, который заменит VIRCAM на 4-метровом телескопе VISTA и выполнит пятилетнее исследование как галактических, так и внегалактических целей. Хотя оборудование было спроектировано и изготовлено международной командой сотрудников, прибор собирается и тестируется в AIP. В отличие от большинства проектов ESO , им будут совместно управлять ESO и научный консорциум, при этом управление проектом по-прежнему будет осуществляться в AIP.

Телескопы и сотрудничество

• 4МОСТ
• Эйнштейн-Тауэр Солнечный телескоп

• Большой рефрактор в Телеграфенберге
• ГРЕГОР солнечный телескоп, сотрудничество с КИС
• Большой бинокулярный телескоп
• Меридианный круг
• ОСРА Солнечная радиообсерватория в Тремсдорфе
• РобоТел роботизированный телескоп
• СТЕЛЛА роботизированный телескоп
• Вакуумный башенный телескоп VTT, сотрудничество с KIS
• Телескоп-рефлектор Zeiss 70 см
• Телескоп-рефлектор Zeiss 50 см
• Телескоп-рефрактор Цейсса

См. также

• Список астрономических обществ

Ссылки

• Вольфганг Р. Дик, Клаус Фритце (ред.): 300 лет астрономии в Берлине и Потсдаме: сборник очерков по случаю годовщины основания Берлинской обсерватории . Издательство Harri Deutsch , Тун, Франкфурт-на-Майне, 2000 г., ISBN   3-8171-1622-5

Внешние ссылки

• Институт астрофизики Лейбница в Потсдаме
• История на веб-странице AIP
• Большой бинокулярный телескоп-обсерватория
• Немецкое астрономическое сообщество Grid Astrophysical e-Science в Германии