Институт внеземной физики Макса Планка

Институт внеземной физики Макса Планка является частью Общества Макса Планка , расположенного в Гархинге , недалеко от Мюнхена , Германия .В 1991 году Институт физики и астрофизики Макса Планка разделился на Институт внеземной физики Макса Планка, Институт физики Макса Планка и Институт астрофизики Макса Планка . Институт внеземной физики Макса Планка был основан как дочерний институт в 1963 году. Научная деятельность института в основном посвящена астрофизике с использованием телескопов, вращающихся в космосе. Большое количество ресурсов тратится на изучение черных дыр в Галактике Млечный Путь и в отдаленной Вселенной.

История

Институту внеземной физики Макса Планка (MPE) предшествовал отдел внеземной физики Института физики и астрофизики Макса Планка. Этот отдел был основан профессором Реймаром Люстом 23 октября 1961 года. Постановлением Сената имени Макса Планка 15 мая 1963 года этот отдел был преобразован в филиал Института физики и астрофизики имени Макса Планка. Директором был назначен профессор Люст. института. Другая резолюция Сената от 8 марта 1991 года окончательно учредила MPE как автономный институт в составе Общества Макса Планка. Он посвящен экспериментальному и теоретическому исследованию космического пространства за пределами Земли, а также астрофизическим явлениям.

Хронология

К основным событиям в истории института относятся:

• 1963 г. Основание как филиала МПИ физики и астрофизики; режиссер Реймар Люст
• 1969 Клаус Пинкау становится директором института (космические лучи, гамма-астрономия).
• 1972 г. Герхард Херендель становится директором института (физика плазмы).
• 1975 Иоахим Трюмпер становится директором и научным членом института (рентгеновская астрономия).
• 1981 г. Приступает к работе рентгеновский испытательный стенд МПЭ «Пантер», расположенный в Нойриде.
• 1985 Грегор Морфилл становится директором и научным сотрудником института (теория).
• 1986 Рейнхард Гензель становится директором и научным сотрудником института (инфракрасная астрономия).
• 1990 Йоахим Трюмпер вместе с MPI по физике (MPP) основывает лабораторию полупроводников как совместный проект MPE и MPP (с 2012 года им управляет MPG).
• 2000 г. Р. Гензель совместно с Калифорнийским университетом в Беркли основывает «Центр международного обмена в области астрофизики и космических наук UCB-MPG».
• 2000 г. Г. Морфилл совместно с IPP основывает «Центр междисциплинарной науки о плазме» (CIPS) (до 2004 г.).
• 2001 г. MPE, MPA, ESO, MPP и университеты Мюнхена открывают «Международную исследовательскую школу Макса Планка по астрофизике» (IMPRS).
• 2001 Гюнтер Хазингер становится научным членом и директором института (рентгеновская астрономия).
• 2002 Ральф Бендер становится научным членом и директором института (оптическая и интерпретационная астрономия).
• 2010 Кирпал Нандра становится научным членом и директором института (астрофизика высоких энергий).
• 2014 Паола Казелли становится научным членом и директором института (Центра астрохимических исследований).
• 2020 года Нобелевская премия по физике Райнхарду Гензелю за исследования черной дыры в центре Млечного Пути ( Стрелец А* ).
• 2023 Франк Эйзенхауэр становится научным членом и директором института (инфракрасная/субмиллиметровая астрономия).

Подробная история

Институту внеземной физики Макса Планка (MPE) предшествовал отдел внеземной физики Института физики и астрофизики Макса Планка. Этот отдел был основан профессором Реймаром Люстом 23 октября 1961 года. Постановлением Сената имени Макса Планка 15 мая 1963 года этот отдел был преобразован в филиал Института физики и астрофизики Макса Планка. Профессор Люст был назначен директором этого отдела. институт. Другая резолюция Сената от 8 марта 1991 года окончательно учредила MPE как автономный институт в рамках Общества Макса Планка. Он посвящен экспериментальному и теоретическому исследованию космического пространства за пределами Земли, а также астрофизическим явлениям. Постоянная переориентация на новые, перспективные области исследований и назначение новых членов обеспечивают устойчивое продвижение.

Среди 29 сотрудников института на момент его основания в 1963 г. было 9 ученых и 1 кандидат технических наук. студент. Двенадцать лет спустя, в 1975 году, число сотрудников выросло до 180: 55 ученых и 13 докторов наук. студентов, а сегодня (по состоянию на 2015 г.) в нем работает около 400 сотрудников (130 ученых и 75 аспирантов). Примечательно, что постоянные должности в институте с 1973 года не увеличивались, несмотря на его выдающиеся научные достижения. Все более сложные задачи и международные обязательства выполнялись в основном сотрудниками, должности которых имели ограниченный срок и финансировались внешними организациями.

Поскольку институт занял лидирующие позиции в области астрономии на международном уровне, он привлекал приглашенных ученых со всего мира. Число постоянных гостей увеличилось с 12 в 1974 году до 72 в 2000 году. В последние годы MPE ежегодно принимал в среднем около 50 приглашенных ученых.

В первые годы научная работа в институте была сосредоточена на исследовании внеземной плазмы и магнитосферы Земли. Эта работа выполнялась с использованием измерений частиц и электромагнитных полей, а также специально разработанной ионно-облачной методики с использованием зондирующих ракет.

Важное значение приобрела и другая область исследований: астрофизические наблюдения электромагнитного излучения, которое нельзя было наблюдать с поверхности Земли, поскольку длины волн таковы, что излучение поглощается атмосферой Земли. Эти наблюдения и выводы из них составляют предмет инфракрасной астрономии, а также рентгеновской и гамма-астрономии. В дополнение к более чем 100 ракетам для проведения экспериментов на большие высоты используется все большее количество высотных аэростатов (на данный момент их более 50; например, HEXE).

С 1990-х годов спутники стали предпочтительными платформами наблюдения из-за их выгодного соотношения времени и стоимости наблюдения. Тем не менее, для получения данных, особенно для оптических и ближних инфракрасных наблюдений, также используются высотные самолеты-наблюдатели и наземные телескопы.

Новые методы наблюдения с использованием спутников привели к необходимости записи, обработки и доступного хранения больших потоков данных в течение длительных периодов времени. Эту сложную задачу выполняет группа обработки данных, которая быстро выросла за последнее десятилетие. Для крупных спутниковых проектов были созданы специальные центры обработки данных.

Помимо многочисленных успехов, были и разочарования. Особенно горькими неудачами стали сбои в работе ракет-носителей «Ариан» при испытательных запусках в 1980 и 1996 годах. Спутник «Firewheel», в который многие сотрудники института вложили годы работы, был потерян 23 мая 1980 года из-за неустойчивости горения первой ступени ракеты-носителя. Та же участь постигла четыре спутника миссии CLUSTER-Mission 4 июня 1996 года, когда был запущен первый «Ариан-5». На этот раз катастрофу объяснили ошибкой в ​​программном обеспечении ракеты. Самой последней потерей стал рентгеновский спутник «ABRIXAS», построенный промышленностью под руководством MPE. После нескольких часов на орбите неисправность энергосистемы привела к полной потере спутника.

Однако на протяжении многих лет история МПЭ — это прежде всего история научных успехов.

Избранные достижения

• Исследование ионосферы и магнитосферы с помощью ионных облаков (1963–1985).
• Первая карта галактического гамма-излучения (> 70 МэВ), измеренная спутником COS-B (1978 г.).
• Измерение магнитного поля нейтронной звезды Her-X1 с использованием циклотронного излучения линий (эксперименты на воздушном шаре, 1978 г.)
• Экспериментальное доказательство процесса пересоединения (1979 г.)
• Искусственная комета (AMPTE 1984/85)
• Численное моделирование бесстолкновительной ударной волны (1990 г.)
• Первая карта рентгеновского неба, полученная с помощью рентгеновского телескопа на борту спутника ROSAT (1993 г.).
• Первая карта гамма-неба в диапазоне энергий от 3 до 10 МэВ, измеренная с помощью телескопа Комптона COMPTEL на борту CGRO (1994 г.)
• Плазмокристаллический эксперимент и его последователи на Международной космической станции (1996–2013 гг.)
• Измерение элементного и изотопного состава солнечного ветра экспериментом CELIAS на борту спутника SOHO (1996 г.)
• Первое обнаружение линий молекул воды в расширяющейся оболочке звезды с помощью спектрометра Фабри-Перо на борту спутника ISO (1996 г.)
• Первое обнаружение рентгеновского излучения комет и планет (1996, 2001 гг.).
• Определение источника энергии сверхярких инфракрасных галактик с помощью спутника ISO (1998 г.)
• Обнаружение излучения линии гамма-излучения ( ⁴⁴ Ти) из остатков сверхновых (1998 г.)
• Глубокие наблюдения внегалактического рентгеновского неба с помощью ROSAT, XMM-Newton и Chandra и разделение фонового излучения на отдельные источники (с 1998 г.)
• Подтверждение того, что в центре Галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра (2002 г.)
• Обнаружение бинарного активного ядра галактики в рентгеновских лучах (2003 г.)
• Реконструкция истории эволюции звезд в эллиптических галактиках (2005 г.)
• Звездные диски, вращающиеся вокруг черной дыры в галактике Андромеды (2005 г.)
• Определение содержания газа в нормальных галактиках ранней Вселенной (с 2010 г.)
• Разрешение космического инфракрасного фона на отдельные галактики с Гершелем (2011)

Научная работа

Подписано соглашение на MICADO камеру для E-ELT .

Институт был основан в 1963 году как филиал Института физики и астрофизики Макса Планка и создан как независимый институт в 1991 году.Основными темами его исследований являются астрономические наблюдения в спектральных областях, которые доступны только из космоса из-за поглощающего воздействия земной атмосферы, но также, когда это возможно, используются инструменты наземных обсерваторий.Научная работа ведется по четырем основным научным направлениям, которые курирует один из директоров соответственно: оптическая и интерпретационная астрономия (Бендер), инфракрасная и субмиллиметровая/миллиметровая астрономия (Гензель), астрофизика высоких энергий (Нандра) и Центр астрохимических исследований (Каселли). В этих областях ученые проводят отдельные эксперименты и исследовательские проекты, организованные примерно в 25 проектных групп. Темы исследований, проводимые в MPE, варьируются от физики космической плазмы и звезд до физики и химии межзвездного вещества, от звездообразования и нуклеосинтеза до внегалактической астрофизики и космологии.

Многие эксперименты Института внеземной физики Макса Планка (MPE) приходится проводить над плотной земной атмосферой с использованием самолетов, ракет, спутников и космических зондов. Вначале эксперименты проводились также на воздушных шарах. Для реализации передовой внеземной физики и современной экспериментальной астрофизики институт продолжает разрабатывать высокотехнологичное оборудование собственными силами. Сюда входят детекторы, спектрометры и камеры, а также телескопы и целые полезные нагрузки (например, ROSAT и eROSITA ) и даже целые спутники (как в случае AMPTE и EQUATOR-S). В связи с этим особое значение в научно-исследовательской работе института приобретают технический и инженерный отделы.

Наблюдатели и экспериментаторы выполняют свою исследовательскую работу в институте в тесном контакте друг с другом. Их взаимодействие при интерпретации наблюдений и выдвижении новых гипотез лежит в основе успешного развития научных проектов института.

По состоянию на конец 2022 года в институте работало 508 сотрудников, из них около 100 ученых, 60 младших научных сотрудников, 10 учеников и 140 приглашенных научных сотрудников.

Проекты

Научные проекты в MPE часто представляют собой усилия различных исследовательских отделов по созданию, поддержанию и использованию экспериментов и оборудования, которые необходимы для различных научных исследований в институте. Помимо аппаратных проектов, существуют также проекты, использующие архивные данные и не обязательно связанные с новым прибором. Краткий обзор последних проектов.

• Для космического телескопа EUCLID , который был запущен в июле 2023 года и с помощью которого исследователи надеются получить новое представление о темной материи и темной энергии , институт предоставил оптическую систему NISP.
• Инструмент GRAVITY позволяет соединить четыре 8-метровых телескопа Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили посредством интерферометрии, образуя виртуальный телескоп диаметром 130 метров. В настоящее время разрабатывается последующий проект GRAVITY Plus, который, как ожидается, достигнет еще более четкого разрешения благодаря новой системе адаптивной оптики , лазерным направляющим звездам и расширенному полю зрения.
• Для 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа (E-ELT), который в настоящее время строится в чилийской пустыне Атакама и планируется завершить к 2027 году, MPE разрабатывает первый световой прибор MICADO (мульти-AO Imaging Camera для Глубокие наблюдения).
• Инфракрасная камера ERIS (сканер и спектрограф с повышенным разрешением) заменит инструменты NACO и SINFONI на VLT.
• С помощью eROSITA (расширенный рентген-обзор с помощью телескопической решетки), основного прибора российского рентгеновского гамма-спутника «Спектр-РГ», запущенного с Байконура в июле 2019 года, был осуществлен первый полный обзор неба в рентгеновском диапазоне.

Внешние ссылки

• http://www.mpe.mpg.de
• https://web.archive.org/web/20120609132517/http://www.mpia.de/Public/menu-e.php
• http://www.nasa.gov/
• http://www.esa.int/esaCP/index.html