Das Institut Forschung am ITA Von Galaxienhaufen und

Das Institut
Das Institut für Theoretische Astrophysik
(ITA) wurde 1976 gegründet und ist Teil des
Zentrums für Astronomie der Universität
Heidelberg. Seine Räume sind zurzeit auf
zwei Gebäude verteilt, wobei der Großteil,
wie eine Bibliothek und das Sekretariat, in
einer eigenen Villa untergebracht ist. Die
Anzahl an Institutsmitarbeitern schwankt,
liegt jedoch meist zwischen 30 und 40
Mitgliedern,
zu
denen
internationale
Arbeitgruppen gehören. Die Themengebiete,
mit denen sich die Arbeitsgruppen befassen,
sind breit gefächert und über weite Bereiche
der Astrophysik verteilt.
Forschung am ITA
Die Forschungsfelder der Arbeitgruppen
sind in fünf Themengebiete gegliedert:
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Kosmologie
Kosmochemie
Akkretionsphysik
Stellare Astrophysik
Strahlungstransport
Von
Galaxienhaufen
Gravitationslinsen:
Die Kosmologie
und
Zwischen Ster nens taub im
interstel laren Nebel:
Die Kosmochemie
Wenn Astronomen auf ferne Galaxien und
Galaxienhaufen schauen, blicken sie nicht
nur in schier unendliche Weiten, deren
Entfernungen wir kaum mit irdischen
Maßstäben beschreiben können, sondern
auch in die Vergangenheit. Mit immer
präziserer Technik kann man einen immer
tieferen Blick ins All gewinnen und so die
Sterne und Galaxien sehen, wie sie vor
Milliarden von Jahren aussahen.
Bei diesen Beobachtungen kann man sich
einen Effekt zunutze machen, der dadurch
entsteht, dass Licht durch eine große
Massenansammlung, wie etwa einen
Galaxienhaufen, abgelenkt wird wie durch
eine Sammellinse. Auf diese Weise ist es
möglich, Objekte vergrößert und verzerrt
zu sehen, die wesentlich weiter als die
Galaxienhaufen entfernt sind.
Unter
Kosmooder
Astrochemie
versteht man die Chemie der Materie im
Weltraum.
Aus der Erforschung der chemischen
Zusammensetzung und der chemischen
Eigenschaften von interstellarem Material erhofft man sich, die komplexen Vorgänge Sternentstehung und Verbindung
der Materie zu Planeten und anderen
Körpern besser zu verstehen.
Eine kosmologische Arbeitsgruppe untersucht unter anderem mithilfe dieses
Gravitationslinseneffekts den Aufbau und
die Eigenschaften großer kosmischer
Strukturen, die Verteilung der „Dunklen
Materie“ und die „Dunkle Energie“, die für
die
beschleunigte
Ausdehnung
des
Universums verantwortlich ist.
Eine Gruppe widmet sich besonders
der Planetenentstehung, der Bildung
von Staub und dessen Rolle in protoplanetaren Akkretionsscheiben und dem
Materiekreislauf in Galaxien.
Dieser Materiekreislauf beschreibt den
Zyklus von Staub und Gasen von der
Sternentstehung zum Sterntod und
durch die Kompression dieser Materie
wieder hin zur Sternentstehung. Ein
aktuelles Projekt der Gruppe dreht sich
um die Staubproduktion in Leuchtkräftigen Blauen Variablen, also um
Sterne, die eine 40 bis 120 fache
Sonnenmasse und enorme Leuchtkraft
besitzen.
Die Akkretionsphysik
Akkretionsscheiben sind flache Gebilde aus
Gas und Staub oder aus ionisiertem Gas
(Plasma), die um ein zentrales Objekt
rotieren. Der Begriff „Akkretion“ verweist
darauf, dass sie durch Anziehung von Masse
entstehen. Es gibt Akkretionsscheiben in
Objekten aller Größenordnungen von
Sternentstehungsgebieten bis zu aktiven
Galaxien. Aufgrund der Schwerkraft fließt die
Materie langsam durch die Scheibe nach
innen, und durch die Reibung wird sie heiß
und führt ihren Drehimpuls nach außen ab.
Diese Mechanismen erzeugen leuchtende,
abgeflachte Scheiben, in denen Gravitationsenergie in Strahlung umgewandelt wird.
Die Gruppe, die sich mit Akkretionsphysik
befasst, erforscht die zeitliche Entwicklung
der Akkretionsscheiben, der Atmosphären
über ihnen und die Vorgänge in den Zentren
junger Galaxien. Hierzu werden vorwiegend
Computermodelle benutzt.
Von
Roten
Riesen
und
Weissen Zwergen:
Die Stellare Astrophysik
Mit dem bloßen Auge kann man nachts rund
6 000 Sterne am Himmel sehen.
So faszinierend dieser Anblick ist, so gewaltig ist auch ein einziger Stern: Im Inneren
einer Sonne, unsere mit einbezogen, laufen
Kernfusionen bei „wenigen“ tausend bis
einigen Millionen Grad Celsius ab. Dabei
strahlt
der
Stern
beträchtliche
Energiemengen ins All ab. Man unterscheidet Sterne der Populationen I, II und
III, die je nach Alter und ihrer anfänglichen
Zusammensetzung klassifiziert werden. PopIII-Sterne sind die ältesten Sterne, die fast
nur aus Wasserstoff und Helium bestehen.
Zurzeit wird auf diesem Gebiet die
Entwicklung junger Pop-III-Sterne bis zum
Zünden der Kernreaktionen untersucht, was
vor allem anhand von Computersimulationen
dieser Vorgänge geschieht.
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Kosmische Strahlungsfelder
und Strahlungstransport
Der Strahlungstransport beschreibt die
Ausbreitung
aller
Arten
von
elektromagnetischer Strahlung, ausgehend
von einer Strahlungsquelle durch ein
Medium. Die Theorie der Sternatmosphären,
die Bildung von Stern- oder Linienspektren,
sowie die Auswertung der Spektren
kosmischer Gaswolken basieren alle auf der
Theorie des Strahlungstransports.
Text und Layout von Steffen Büßecker