Astronomisches Institut

Lehrstuhl für Astronomie

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Diffuse Emission ionisierten Gases in unserer Milchstrasse, ihrem Halo und im intergalaktischen Medium enthält sehr viele Informationen über stellaren Feedback, Galaxienentwicklung und Struktur des interstellaren und intergalaktischen Mediums. Problem ist die sehr geringe Flächenhelligkeit, welche sowohl zu erheblichen technischen Problemen als auch Datenreduktionsproblemen führt. Das Projekt ist Beobachtung und Datenreduktion von ausgewählten Regionen am Himmel mit den beiden neuen Weitfeldteleskopen. Eine Beobachtungsreise nach Italien, sowie Messungen auf dem Dach des NA Gebäudes sind Teil der Arbeit. Die Datenreduktionspipeline ist bereits entwickelt. Interesse an nächtlichem Beobachten und technischen Details ist essentiell.

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Bei der Entstehung von Galaxien und ihrer frühen Entwicklung fällt einerseits Gas in die entstehende Galaxie ein und andererseits pumpen die massereichen jungen Sterne und die Supernovae Gas als galaktischen Wind wieder aus der entstehenden Galaxie heraus. Als Resultat sollten diese Protogalaxien von grossen Gashüllen umgeben sein. Während es einige indirekte Hinweise dafür gibt, ist die Struktur dieser Gashalos im frühen Universum noch umstritten. Das Projekt ist eine Suche nach diesen Gashalos, bei der überprüft werden soll, ob die extreme Leuchtschwäche dieser Strukturen durch Bildverarbeitungsmethoden wie Stacking und Filterung kompensiert werden kann. Daher sollte der Kandidat/die Kandidatin Interesse an etwas komplexerer astronomischer Bildverarbeitung mitbringen.

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Untersuchungen an Galaxien bei Rotverschiebung z~2 implizieren, dass diese Galaxien keine Starburst Galaxien sind, sondern ihre sehr hohe Sternentstehungsrate in Scheiben mit große Gasmenge und darin eingelagerten Knoten mit hohe Turbulenz erzeugen. Erste Hinweise, dass diese turbulenten Sternentstehungsklumpen auch in Galaxien niedrigerer Rotverschiebung existieren, wirft die Frage auf, ob dies ein allgemeiner, bisher übersehener Modus von Sternentstehung ist. Das Projekt soll Kinematik und Morphologie relativ naher, stark sternbildender Galaxien untersuchen, um nach Fällen des “klumpigen Modus” heftiger Sternentstehung zu suchen und dann ihre Eigenschaften bezüglich thermischer und nicht-thermischer Radiostrahlung zu untersuchen, um die Bedeutung von Magnetfeldern in diesen Galaxien zu bestimmen. Interessenten sollten Interesse an etwas komplexerer astronomischer Bildverarbeitung und Radioastronomie mitbringen.

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Trotz der Erfolge der Idee der dunklen Materie in vielen Bereichen der Astrophysik gibt es einige Punkte, die das Paradigma der kalten dunklen Materie nicht völlig richtig beschreibt. Eines dieser Probleme ist das “too big to fail” Problem: Im Halo unserer Milchstraße sollten mehr SMC-artige Galaxien existieren, als wir beobachten. Diese Galaxien sind zu groß, um aus verschiedensten Gründen nur als DM Halos ohne Gas und Sterne zu bleiben (too big to fail), was bei sehr massearmen Objekten möglich wäre. Ein Ausweg aus dem Dilemma ist, dass unsere Milchstraße eben nicht typisch für das ganze Universum ist. Das Projekt soll anhand von H-alpha Kinematik von einer Stichprobe weit entfernter Galaxien den Zusammenhang von stellarer und dunkler Materie untersuchen und so überprüfen, ob es ein globales “too big to fail” Problem wirklich gibt. Das Projekt beinhaltet die Analyse von Fabry-Perot Datenkuben als technischen Aspekt, wofür in unserer Arbeitsgruppe bereits Software entwickelt worden ist, sowie die Photometrie der Galaxien.

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Spektren von Quasaren, die räumlich nahe bei Galaxien am Himmel liegen sind extrem wertvoll, da sie Informationen über das Gas im Halo von Vordergrundgalaxien liefern. Die Kombination von Spektren und Faraday Rotation von Radiolauten Quasaren liefert dazu noch Informationen über das Magnetfeld im Halo der Galaxien. Das Projekt soll anhand eines Samples die Eigenschaftem vom Halogas und Magnetfeld von stark sternbildenden Galaxien untersuchen. Da die Daten aus Durchmusterungen stammen, ist nur die Analyse der fertig reduzierten Daten zu leisten, wofür gute Programme bereit stehen (innerhalb des CALIFA Consortiums).

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Wie Röntgenemissionsmessungen gezeigt haben, kommt Millionen Grad heißes, dünnes Plasma in den Halos um Galaxien vor. Leider ist is bisher nicht möglich, die Bewegung (also die Kinematik) dieses Gases zu messen, da die spektrale Auflösung von Röntgensatelliten bisher zu schlecht ist. Aus diesem Grunde sind auch viele Details der physikalischen Prozesse in diesem Gas noch unverstanden. Daher wäre eine Detektion einer der (leider extrem schwachen) hochionisierten Eisenlinien im optischen Spektralbereich ein Durchbruch. Das Projekt nutzt die sehr große Datenbank des Sloan Digital Sky Survey um nach einem integralen Signal in Quasarspektren zu suchen. Spaß an der Programmierung einfacher Skripte wäre hilfreich um die >100000 Spektren effizient zu bearbeiten.

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Für das Hubble Ultra Deep Field existieren neben den bekannten optischen und nah-infraroten Daten auch UV Bilder ähnlicher Empfindlichkeit. Mit diesen Daten und der klassischen Lyman Break Methode können so Lyman-Break Galaxien auch bei mittlerer rotverschiebung gesucht werden. Die hohe Empfindlichkeit erlaubt es, auch sehr massearme Objekte zu finden. Das Projekt ist die Suche nach diesen massearmen, Lyman-Break Galaxien bei niedriger Rotverschiebung, die Bestimmung ihrer Eigenschaften anhand von HST Photometrie und Strukturanalyse, und der Vergleich mit Galaxien in der Frühzeit des Universums.

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Mit abnehmender Metallizität ändern sich viele Prozesse im Innern von Sternen, auch die für Pulsationen und Eruptionen verantwortlichen. Die Mechanismen für plötzliche Helligkeitsausbrüche (Transienten) sind noch sehr wenig erforscht, und speziell bei niedriger Metallizität noch völlig unklar. Dies ist besonderst problematisch, da es bedeutet, dass wir die Entwicklung von Sternen im frühen Universum nicht wirklich verstehen. Mit photometrischen Surveys in Arizona, Kalifornien und Australien und den robotischen MONET 1.2m Teleskope (und anderen Teleskopen) sollen in diesem Projekt die Lichtkurven von stellaren Transienten in metallarmen Galaxien gefunden und analysiert werden.

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Die uns am nächsten liegenden Spiralgalaxien M31 und M33 enthalten eine signifikante Anzahl von sehr massereichen Sternen, die zum Teil in der Phase Leuchtkräftiger Blauer Veränderlicher (LBV) sind. Da grosse Bereiche beider Galaxien gerade mit dem Hubble Weltraum Teleskop kartiert werden, ergibt sich die Chance, die Umgebung und die Eigenschaften vieler LBVs genau zu vermessen. Mittels Photometrie, Spektroskopie und Vergleich mit den neuesten stellaren Entwicklungsrechnungen soll in diesem Projekt die Masse der LBVs und der sie umgebenden Sterne bestimmt werden.

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Seit einigen Jahren beoachtet unsere Gruppe regelmäßig M33, M31 und einige andere nahe Galaxien um anhand der Langzeitvariabilität der massereichen Sterne mehr über Ihre Struktur und ihre internen Instabilitäten zu erfahren. Die Verbindung dieser CCD Daten neu erstellter Photometrie mit gerade digitalisierten historischen Photoplatten erlaubt die Analyse der Variabilität für über 100 Jahre, ein bisher nicht erschlossener Zeitraum. Das Projekt ist die Erstellung und Analyse der Lichtkurven sehr massereicher Sterne auf der Suche nach Trend, Perioden und Helligkeitsausbrüchen.

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Im Gegensatz zu der “alten” Lehrbuchmeinung hat sich in den letzten Jahren herausgestellt, dass viele Kugelsternhaufen mehr als eine stellare Population enthalten. Das Projekt ist die Suche nach sub-Populationen in den massereichen Kugelsternhaufen M22 und NGC 4833 mittels bodengebundener Weitfeldphotometrie und unterstützenden Daten, welche mit dem Hubble Weltraum Teleskop aufgenommen wurden.

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Wann und wie Galaxien durch die Akkretion von kleineren Galaxien wachsen und welche Strukturen in massereichen Galaxien so erzeugt werden, ist eine grundsätzliche Frage der Galaxienentwicklung. Die derzeit laufenden großen photometrischen Durchmusterungen des Himmel liefern erstmals Datenmaterial, dass man mit Hilfe von etwas fortgeschrittener Bildverarbeitung zu Suche nach sehr schwachen Strukturen um nahe Galaxien nutzen kann. Unsere Gruppe hat gezeigt, dass dies sogar mit dem Sloan Digital Sky Survey möglich ist und die neuen Durchmusterungen noch mehr Möglichkeiten eröffnen.

• Projekt #1: Suche nach sich auflösenden Satellitengalaxien in ausgewähltens Stichproben
• Projekt #2: Erarbeitung einer automatischen Such/Klassifikationsmethode für diese sehr schwachen Strukturen um Galaxien (in Zusammenarbeit mit AIP Potsdam).
• Projekt #3: Bestimmung der Alters und Zusammensetzung der hellsten Objekte mittels Spektroskopie (innerhalb des CALIFA Consortiums) und / oder eigenen Spektren.

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Der Beitrag von Galaxien sehr niedriger Flächenhelligkeit (LSB Galaxien) zur lokalen Baryonendichte ist noch nicht abschließend geklärt. Die derzeit laufenden großen photometrischen Durchmusterungen des Himmel liefern erstmals Datenmaterial, dass man mit Hilfe von fortgeschrittener Bildverarbeitung für die Suche nach Galaxien sehr niedriger Flächenhelligkeit nutzen kann.

• Projekt #1: In diesem Projekt soll als Pilotprojekt der empfindlichste Teil des Sloan Digital Sky Surveys (“stripe 82”) nach solchen Galaxien durchsucht werden.
• Projekt #2: Suche nach LSB Galaxien in HST deep fields.

Spaß an der Nutzung von Computern und etwas Skriptprogrammierung (am besten in Python) wäre eine wichtige Voraussetzung für dieses Projekt.

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