Podcasts about spektrallinien

Die Berliner Volks-Zeitung ist mit ihrem Artikel über den Einsteinturm auf dem Potsdamer Telegraphenberg sowohl architektonisch als auch wissenschaftlich am Puls der Zeit. Fritz Zielesch besucht die Baustelle des Observatoriums, das nach den Entwürfen von Erich Mendelsohn in expressionistischem Stil aus Stahl und Stahlbeton gebaut wurde. Im Turm selbst sollte nichts weniger als der Nachweis der Relativitätstheorie von Albert Einstein erbracht werden. Diese behauptete eine Verschiebung der Spektrallinien des Lichtes im Schwerefeld der Sonne, was signifikant an dem roten Farbanteil erkennbar sein sollte, es ging also um den Nachweis der sog. Rotverschiebung. Wie so oft in der Forschung, gelang es nicht auf Anhieb, diesen Beweis zu führen, da die Messungen durch zu starke atmosphärische Turbulenzen der Sonne überlagert wurden. Also diente der Einsteinturm zunächst für Pionierarbeit bei der Erforschung dieser Turbulenzen in der Sonnenatmosphäre. Frank Riede war für uns auf der Baustellenbegehung dabei.

Andere Sterne werden nicht nur von Planeten umkreist. Sondern unter anderem auch von Kometen. Die sind viel kleiner, aber wir können sie trotzdem entdecken. Durch den Staub den sie produzieren und wie das geht erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten.

In kühlen Sternen wie der Sonne wird die nuklear erzeugte Energie aus dem Inneren an die Oberfläche transportiert. Diese kann dann in den freien Weltraum entfliehen, und so können wir das Sternenlicht letztlich beobachten. Die theoretische Modellierung des photosphärischen Übergangsbereiches – vom konvektiven zum radiativen Energietransport – ist aufgrund der inhärenten dreidimensionalen (3D) Natur der Konvektion und der komplexen, nicht-linearen und nicht-lokalen Interaktionen des Strahlungsfelds mit dem stellaren Plasma sehr anspruchsvoll. Theoretische Atmosphärenmodelle stellen die fundamentale Basis für die Untersuchung von Sternen dar, daher sind Astronomen für ihr Verständnis der Sterne auf diese letztlich angewiesen. Die üblicherweise verwendeten eindimensionalen (1D) Atmosphärenmodelle beinhalten verschiedene Vereinfachungen. Insbesondere wird die Konvektion für gewöhnlich mit der Mischungswegtheorie berechnet, trotz ihrer wohlbekannten Fehler, da derzeit keine deutlich besseren Alternativen vorhanden sind. Der einzige Ausweg, um dieses Problem zu überwinden ist, die zeitabhängigen, dreidimensionalen, hydrodynamischen Gleichungen, welche mit einem realistischen Strahlungstransport gekoppelt sind, zu lösen. Aufgrund der in den vergangenen Jahrzehnten rasch gestiegenen Rechenleistung wurden bedeutende Fortschritte mit Simulationen für 3D Strahlungshydrodynamik (RHD) von Atmosphären erzielt. Diese Modelle sind außerordentlich leistungsfähig, und besitzen eine enorme Vorhersagekraft, wie präzise Vergleiche mit Sonnenbeobachtungen wiederholt beweisen konnten. Ausgestattet mit diesen ausgereiften Methoden möchte ich als Ziel meiner Dissertation die drei folgenden Fragen näher untersuchen: Was sind die Eigenschaften der Atmosphären von kühlen Sternen? Welche Unterschiede sind zwischen den 1D und 3D Modellen vorhanden? Wie verändern sich die Vorhersagen für die Sternstrukturen und Spektrallinien? Um mich dieser Aufgabenstellung systematisch anzunehmen, habe ich das Stagger-Gitter berechnet. Das Stagger-Gitter ist ein umfangreiches Gitter aus 3D RHD Atmosphärenmodellen von kühlen Sternen, welches einen großen stellaren Parameterbereich abdeckt. In der vorliegenden Dissertation beschreibe ich die Methoden, welche angewendet wurden, um die vielen Atmosphärenmodelle zu berechnen. Zudem werden die allgemeinen Eigenschaften der resultierenden 3D Modelle, auch deren zeitliche und räumliche Mittelwerte detailliert dargestellt und diskutiert. Die Unterschiede zwischen den 1D und 3D Schichtungen, sowie die Details der stellaren Granulation (die Manifestation der Konvektion unterhalb der Sternoberfläche) werden ebenfalls umfangreich erläutert und beschrieben. Des Weiteren habe ich folgende Anwendungen für die 3D Atmosphärenmodelle untersucht: Berechnung theoretischer Spektrallinien, wichtig für die Bestimmung von Sternparametern, Spektroskopie und Häufigkeiten-Analyse; die sogenannte Randverdunkelung, notwendig für die Analyse interferometrischer Beobachtungen und Suche nach extrasolaren Planeten; und die Kalibrierung der Mischungsweglänge, womit 1D-Sternmodelle verbessert werden können. Die Qualität der hochauflösenden Beobachtungen hat inzwischen die der theoretischen 1D Atmosphärenmodelle aufgrund der technischen Entwicklungen in den vergangenen Jahren überschritten. Daher hat sich der Bedarf an besseren Simulationen für Atmosphärenmodelle erhöht. Durch die Bereitstellung eines umfangreichen Gitters aus 3D RHD Atmosphärenmodellen wurde dazu ein erheblicher Beitrag geleistet. Damit werden wir den Anforderungen an die Theorie für die derzeitigen und zukünftigen Beobachtungen gerecht werden, und können somit zu einem besseren Verständnis der kühlen Sterne beitragen.

Joseph von Fraunhofer war ein genialer Optiker und Physiker. Mithilfe selbstentwickelter optischer Instrumente entdeckte er die Spektrallinien im Sonnenlicht. Bis heute sind seine Forschungen Grundlage der modernen Astronomie.

Mit der Zeit wird einstige Hochtechnologie schnell zum "alten Eisen", doch nicht immer ist dieses Eisen unbrauchbar. Mit ein wenig Aufwand lässt sich auch ein Bote einer vergangenen Technikära reaktivieren und für private Forschung nutzen. So ist es geschehen mit dem "Astropeiler", einem ausgedienten Radioteleskop, dass von einem Förderverein wieder auf Vordermann gebracht und wieder in Betrieb genommen wurde. Trotz einiger technischen Limitierungen lässt sich das Gerät mit Einschränkung auch heute noch für die astronomische Forschung nutzen und dient vor allem interessierten Astrohackern als überdimensionales Spielgerät zum Austesten von Algorithmen, Verfahren und selbstgebauter Technik. Im Gespräch mit Tim Pritlove erläutert Jürgen Starek vom Verein Astropeiler Stockert e.V. wie es zu diesem ungewöhnlichen Vorhaben kam, welche technischen und organisatorischen Herausforderungen die Instandsetzung und die Wiederinbetriebnahme des Radioteleskops mit sich gebracht haben. Themen: Bau und Zweck des Astropeilers; Stillegung und Wiederinbetriebnahme; Gründung des Fördervereins; Beschränkungen im empfangbaren Frequenzband durch die Bauausführung; Beoabachtung neutralen Wasserstoffs durch Auswertung der Spektrallinien; wie man nachweist, dass die Milchstraße eine Spiralgalaxie ist; mögliche Experimente mit dem Astropeiler; Neutrinos und der Mond; Neubau der Steuerelektronik; neue Messtechnik; Störeinflüsse und Signalstärke; das Handy auf dem Mond; Verarbeitung und Auswertung der Signale; Detektion von Pulsaren; der Verein als Hackerspace; Steuerachsen der Teleskope; Beobachtung der Sonne; Amaterufunk mit 10m Teleskop; den Mond als Reflektor nutzen; warum der Mond nach Vollmond am wärmsten ist; Anforderungen an die Antennen zur Nutzung als Satelliten-Bodenstation; Mithilfe vor Ort.