Eine neue Methode, um die Winde auf dem Planeten Jupiter zu beobachten

23.04.2024

Einem internationalen Team von Wissenschaftlern ist es gelungen, die erste Karte der atmosphärischen Zirkulation des Planeten Jupiters mit Hilfe der Doppler-Methode zu erstellen.

Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems, ist berühmt für seine bräunlich weißen Sturmbänder und für seinen großen roten Fleck. Die Windbänder rasen in östlicher und in westlicher Richtung um den Planeten und erreichen hohe Geschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometern pro Stunde. Ein internationales Team von Astronomen, darunter Patrick Gaulme, Astronom an der Thüringer Landessternwarte Tautenburg, hat nun erstmals eine Karte dieser Winde mit der Doppler-Methode erstellt.

Welche Windgeschwindigkeiten herrschen auf dem Jupiter? Um diese Frage zu beantworten, nutzen Astronomen bisher Bilder der Wolkenstrukturen des Gasplaneten, die in verschiedenen zeitlichen Abständen aufgenommen wurden. Aus den Veränderungen in den Bildern berechnen sie die Windgeschwindigkeiten. Diese Methode stößt jedoch an Grenzen. „Die Wolken verändern sich oder verschwinden. Das beeinträchtigt die Messungen“, erklärt François-Xavier Schmider, Forschungsdirektor am Observatoire de la Côte d'Azur (OCA) in Frankreich, der das Forschungsprojekt leitete.

Eine weitere Schwierigkeit: Die Bilder erlauben es den Wissenschaftlern, die Geschwindigkeit der Winde in Ost-West- oder West-Ost-Richtung zu berechnen, liefern aber nur dürftige Ergebnisse für die Nord-Süd- oder Süd-Nord-Richtung. Der Grund dafür ist, einfach erklärt: Die Wolkenbänder auf dem Jupiter bewegen sich in unterschiedlichen Höhen. Die Wolkenstrukturen sind von einem Band zum nächsten getrennt. Außerdem kann die Wolkenverfolgung per Bild nicht die vertikale Bewegung in der Atmosphäre des Planeten messen. Deswegen ist nicht klar, wie Wärme und chemische Elemente vom Inneren des Planeten nach außen transportiert werden.

Mit der Doppler-Methode die atmosphärische Zirkulation messen

Statt auf Wolkenbilder von Jupiter zu setzen, verwendet das Forschungsteam um Schmider die Doppler-Methode, um die atmosphärische Zirkulation des Gasplaneten zu beobachten. Mit dem Doppler-Effekt kann gemessen werden, wie sich die Frequenz einer Licht- oder einer Schallwelle ändert, wenn sich ihre Quelle relativ zum Beobachtenden bewegt. Bewegt sich die Quelle auf den Beobachtenden zu, treffen die Wellen in kürzeren Abständen beim Beobachter ein. Entfernt sich die Quelle, werden die Wellenabstände größer.

Patrick Gaulme, Wissenschaftler an der Thüringer Landessternwarte, ist Teil des internationalen Forscherteams, das die atmosphärische Zirkulation auf dem Planeten Jupiter mit der Doppler-Methode beobachtet hat. Er beschreibt, wie die Forscher vorgegangen sind: „An drei Teleskopen in Japan, in Frankreich und in den USA ist jeweils ein Doppler-Imager montiert. Zusammen bilden diese Teleskope das JOVIAL-Netzwerk. Mit dem Doppler-Imager lässt sich ein Bild des Planeten zusammen mit seiner Doppler-Geschwindigkeitskarte erstellen, indem die Verschiebung der Spektrallinien des vom Jupiter reflektierten Sonnenlichts verfolgt wird.“ Aus der Verschiebung der Spektrallinien lässt sich die Geschwindigkeit der atmosphärischen Bewegungen ableiten.

Nachdem das Team rund 80 Stunden lang mit dem Instrument an einem der drei Teleskope, dem Dunn Solar Telescope in Sunspot, New Mexico, USA, beobachtet hatte, konnten die Forscher eine vollständige zonale Geschwindigkeitskarte des Planeten Jupiter erstellen. Dies ist das erste Mal, dass eine solche Karte mit dieser Methode für einen der Riesenplaneten erstellt wurde. „Es ist beeindruckend. Mir gefällt, dass der große rote Fleck so deutlich sichtbar ist. Aus wissenschaftlicher Sicht zeigt die Karte der zonalen Winde eine hervorragende Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Wolkenverfolgung, was die Technik bestätigt und uns erlaubt, weiterzumachen", sagt Patrick Gaulme.

Das Team hat die Ergebnisse seiner Forschung in dem wissenschaftlichen Artikel „Three-dimensional atmospheric dynamics of Jupiter from ground-based Doppler imaging spectroscopy in the visible“ in der Zeitschrift „The Planetary Science Journal“ veröffentlicht.

Der Vorabdruck des Artikels ist unter diesem Link zugänglich: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023arXiv231216888S/abstract

Beide Abbildungen wurden aus Daten gewonnen, die mit dem Instrument JOVIAL/JIVE am Dunn Sonnenteleskop in Sunspot, New Mexico, aufgenommen wurden.

Dunn Sonnenteleskop in Sunspot, New Mexico, @Patrick Gaulme, nur für redaktionelle Zwecke

Über die Thüringer Landessternwarte

Die Thüringer Landessternwarte Tautenburg (TLS) ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung des Freistaats Thüringen. Sie betreibt Grundlagenforschung in Astrophysik. Die Forscherinnen und Forscher der TLS nutzen verschiedene Teleskope in der ganzen Welt für ihre Beobachtungen von Galaxien, Sternen, der Sonne, Gammastrahlenausbrüchen und extrasolaren Planeten.

Die Thüringer Landessternwarte nutzt und betreibt das 2-Meter-Alfred-Jensch-Teleskop für Beobachtungen im optischen Spektralbereich und eine Station des European Low Frequency Array (LOFAR) Radioteleskops. Außerdem baut sie ein Sonnenlabor auf, um einen Prototyp eines automatisierten Teleskops für die kontinuierliche Beobachtung der Sonne zu entwickeln.

Kontakt

Wir beantworten gerne weitere Fragen.

Patrick Gaulme

Markus Roth

Bauhaus – Tautenburg: Wenn Kunst auf Wissenschaft trifft

08.04.2024

Am 22. Februar hatten wir die Gelegenheit, Doktoranden und Doktorandinnen der Kunst- und Designwissenschaften der Bauhaus-Universität Weimar unter der Leitung von Prof. Dr. Alexandra Toland zu begrüßen. Ziel dieses ersten Treffens der beiden Thüringer Institute war es, sich gegenseitig kennenzulernen und künftige Kooperationen zwischen Kunststudenten/-studentinnen und Wissenschaftlern/Wissenschaftlerinnen zu fördern.

Der Besuch begann mit einer Besichtigung des 2m-Alfred-Jensch-Teleskops durch Eike Günther und einer Erläuterung des LOFAR-Radioteleskops durch Alexander Drabent. Anschließend versammelten sich rund 15 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen und 10 Kunstforscher/-forscherinnen in von Harriet von Froreich (Bauhaus U.) und Patrick Gaulme (TLS) organisierten Gesprächesrunden, um sich disziplinübergreifend über Fragen zu Zeit, Distanz, Datentypen sowie den Herausforderungen und Freuden bei der Entwicklung von Methoden in der praktischen Forschung auszutauschen. Im Anschluss an das Treffen gab es ein entspanntes Beisammensein. Der nächste Besuch ist für Juni geplant, in der Hoffnung auf klaren Himmel, um das Teleskop in einer kurzen Nacht kurz vor der Sonnenwende bei der Arbeit im Einsatz zu sehen.

Was Sonnenphysiker von der Sonnenfinsternis lernen können

10.04.2024

Eine totale Sonnenfinsternis ist ein spektakuläres Naturereignis. Der Mond schiebt sich zwischen die Sonne und die Erde und verdeckt unseren Stern. Mitten am Tag wird es dunkel, der Nachthimmel wird sichtbar. Millionen von Menschen werden am 8. April 2024 dieses Ereignis in Nordamerika beobachten. Professor Dr. Markus Roth, Direktor der Thüringer Landessternwarte, erklärt, warum die Sonnenfinsternis 2024 so besonders ist.

Eine totale Sonnenfinsternis ist ein beeindruckendes Naturschauspiel. Am 8. April 2024 wird sich die Sonne in einem etwa 180 Kilometer breiten Streifen über Mexiko, den Vereinigten Staaten und Kanada verdunkeln. Warum ist diese Sonnenfinsternis so besonders?

Aktuell ist die Sonne im Maximum ihrer Aktivität. Das heißt, die Wahrscheinlichkeit für Sonnenflecken ist recht hoch. Sonnenflecken sind starke Magnetfeldpole und treten alle elf Jahre besonders häufig auf. Entsprechend könnte die Korona der Sonne, welche während einer Sonnenfinsternis sichtbar wird, sehr strukturiert aussehen.

Interessanterweise ist auch noch der Komet 12P/Pons-Brooks am 8. April am Tageshimmel. Er ist zwar für das bloße Auge während der Finsternis zu leuchtschwach, wäre aber mit einem Teleskop sichtbar. Dabei muss man aber davor warnen, mit dem Teleskop oder Feldstecher dann nicht versehentlich in die Sonne zu blicken.

Millionen von Menschen werden das Himmelsspektakel beobachten und hoffen, dass die Sonne eine spektakuläre Show bieten wird. Sie sind Sonnenphysiker. Welche wissenschaftlichen Erkenntnisse erhalten Forschende von so einem Ereignis?

Roth: Die NASA sendet das Forschungsflugzeug WB-57 entlang des Streifens der Sonnenfinsternis. Ein Forschungsprojekt wird Bilder der Sonnenfinsternis aus einer Höhe von 50.000 Fuß über der Erdoberfläche aufnehmen. Durch die Aufnahme von Bildern oberhalb des größten Teils der Erdatmosphäre wollen die Forschenden neue Details von Strukturen in der mittleren und unteren Korona erkennen. Das WB-57 der NASA wird auch Instrumente an Bord haben, um mehr über die Temperatur und die chemische Zusammensetzung der Korona und der koronalen Massenauswürfe zu erfahren.

Mit modernen Sonnenteleskopen und Instrumenten lässt sich eine Sonnenfinsternis auch künstlich und dauerhaft erzeugen, so dass die Sonnenkorona kontinuierlich untersucht werden kann. Aus solchen systematischen Untersuchungen kann man dann zum Beispiel viel über die physikalischen Prozesse lernen, die zu Massenauswürfen auf der Sonne, oftmals auch Sonnenstürme genannt, führen.

Was haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von früheren Sonnenfinsternissen gelernt?

Roth: In der Vergangenheit war eine wichtige Erkenntnis die Bestätigung der allgemeinen Relativitätstheorie. So konnte man 1919 nachweisen, dass Licht von Sternen durch die Gravitationswirkung der Sonne abgelenkt wird, so wie es von Albert Einstein vorher berechnet wurde.

Darüber hinaus konnte man in der Vergangenheit Sonnenfinsternisse nutzen, um die Temperatur, die Zusammensetzung und das Magnetfeld in der Sonnenkorona zu bestimmen. Die Korona ist die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre, die normalerweise von der Sonne überstrahlt wird, das heißt, Messungen dieser physikalischen Größen waren sonst nicht möglich.

Welchen Einfluss auf die Erde hat eine Sonnenfinsternis?

Roth: Eine Sonnenfinsternis hat keinen merklichen Einfluss auf die Erde. Durch die Verdunklung kann es zu leichten Temperaturänderungen kommen. Auch erwartet man, dass die Tierwelt auf das plötzliche Einbrechen der Nacht verwundert reagieren kann.

Thüringer Landessternwarte erreicht Meilenstein beim Bau des neuen Spektrographen PLATOSpec

05.04.2024

Die Thüringer Landessternwarte Tautenburg ist Teil eines Konsortiums, das den hochauflösenden Spektrographen PLATOSpec baut. Dieses Instrument wird im Lauf des Jahres 2024 an ein 1,52-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) in La Silla, Chile, montiert. Nun wurde ein wichtiger Meilenstein für das Projekt erreicht: Ein neues Front-End wurde an das Teleskop montiert und die Kalibrierungseinheit wurde installiert.

Die Werkstätten der Thüringer Landessternwarte haben die Kalibrierungseinheit für den Spektrographen PLATOSpec entwickelt, gebaut und getestet. Ende März 2024 wurde sie gemeinsam mit einem neuen Front-End an das 1,52-Meter-Teleskop der ESO in La Silla, Chile, montiert.

Die Kalibrierungseinheit dient als Referenz für die Aufnahmen des Teleskops. Dazu wird das Spektrum einer Thorium-Argon-Lampe verwendet, deren Spektrallinien bereits bekannt sind. Das Sternlicht, das das Teleskop einfängt, wird von dem Spektrographen PLATOSpec in ein Spektrum zerlegt und mit dem Spektrum der Thorium-Argon-Lampe verglichen. So erhalten die Forschenden einen Bezugspunkt des von PLATOSpec aufgenommenen Spektrums. Zusätzlich wird eine Jodzelle für die Kalibrierung verwendet. Mit dem Spektrum, das diese Jodzelle produziert, kann die Radialgeschwindigkeit (die Doppler-Verschiebung) eines Sterns sehr genau gemessen werden.

Das Front-End verbindet den Spektrographen mit dem Teleskop. Es wurde von der tschechischen Firma TopTech, Turnov, gebaut. Die Thüringer Landessternwarte hat als Partner des PLATOSpec-Konsortiums das Front-End beauftragt, den Bau begleitet und finanziert.

Die Kalibrierungseinheit und das Front-End bilden die Voraussetzung, um das Instrument PLATOSpec mit dem 1,52-Meter-Teleskop zu verbinden. Der Spektrograph PLATOSpec befindet sich aktuell noch im Bau. PLATOSpec wird ein hochmoderner Echelle-Spektrograph mit hoher spektraler Auflösung sein. Er deckt den Spektralbereich von 350 bis 700 Nanometer ab. PLATOSpec wird die Satellitenmissionen TESS und PLATO mit bodengestützten Folgebeobachtungen unterstützen. Das Ziel dieser Missionen ist, Planeten um andere Sterne als die Sonne, sogenannte extrasolare Planeten, zu finden.

Das PLATOSpec-Instrument wird von einem Konsortium aus drei Instituten gebaut. Die Hauptpartner des Konsortiums sind das Astronomische Institut ASCR in Ondrejov, Tschechische Republik, die Thüringer Landessternwarte in Tautenburg, Deutschland, und die Pontifica Universidad Católica (PUC) de Chile in Santiago, Chile. Der Anteil der Thüringer Landessternwarte an PLATOSpec wurde mit Mitteln aus der Forschungsförderung des Landes Thüringen durch die Thüringer Aufbaubank gefördert.

Asteroid 2024 BX1 kurz vor seinem Einschlag nahe Berlin an der TLS beobachtet

07.02.2024

Die Zeit um den Vollmond ist eigentlich nicht geeignet für Astrofotografie. Dennoch hielt die Nacht vom 20. auf den 21. Januar 2024 für Dr. Stanislav Melnikov und seine Kollegen eine Überraschung bereit. Er führte Beobachtungen im Rahmen des "Near-Earth-Asteroid"-Programms durch. Der Himmel war bereits so aufgehellt, dass schwache Asteroiden kaum mehr erkennbar waren. Umso erfreuter war der Forscher, als plötzlich ein neues Objekt namens Sar2736 auf der Liste der Targets auftauchte. Seine Helligkeit und Geschwindigkeit ließen vermuten, dass es nahe der Erde war. Dr. Bringfried Stecklum, der per Internet die Messungen verfolgte und die Bilder auswertete, riet ihm, das Objekt rasch zu beobachten. Der erste Versuch gegen 23:30 Uhr schlug jedoch fehl. Die Ersatz-Kamera, die wegen einer Reparatur von TAUKAM benutzt wurde, hatte den Asteroiden mit ihrem kleineren Gesichtsfeld nicht erfasst. Etwas später gab es genauere Koordinaten und Dr. Melnikov unternahm einen erneuten Versuch. Diesmal gelangen ihm sechs Aufnahmen, die umgehend ausgewertet wurden (Bild 1). Routinemäßig wird aus den ermittelten Positionen und den bereits bekannten eine Umlaufbahn berechnet, um falsche Identifikationen und andere Probleme zu erkennen. Dr. Stecklum staunte nicht schlecht, als das dazu verwendete Programm FindOrb ausgab, der Asteroid würde in etwa einer Stunde auf der Erde aufschlagen (Bild 2). Zudem legten die Koordinaten des Einschlagsortes nahe, dass dies in der nördlichen Mitte Deutschlands passieren würde. Normalerweise wäre das ein Grund zur Sorge, in diesem Fall gab es aber dafür keinen Anlass. Mit dem typischen Reflexionsvermögen von Asteroiden und der gemessenen Helligkeit berechnete FindOrb einen Durchmesser von etwa einem Meter. Bei einem solch kleinen Objekt würde ein Teil der Masse beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen und der Rest zerbersten. Daher bestand keine Gefahr. Ein dritter Versuch, Sar2736 mit dem TLS Teleskop zu fotografieren, gelang nicht - das Objekt war mittlerweile zu schnell unterwegs. Bereits wenig später gab es erste Berichte über die spektakuläre Lichterscheinung eines Boliden oder auch Feuerballs, der westlich von Berlin in der Nähe von Nennhausen (Havelland) niederging.

Insgesamt meldeten 14 Stationen Positionen an das Minor Planet Center (MPC), das dem Objekt den offiziellen Namen 2024 BX1 gab. Die TLS war dabei die dritte in der Reihenfolge. 2024 BX1 ist der achte Asteroid, der innerhalb von 24 Stunden vor seinem Einschlag entdeckt wurden. Sein Entdecker, Krisztián Sárneczky vom Konkoly Observatorium, hatte davor bereits zwei identifizieren können. Mittlerweile gelang es verschiedenen Suchtrupps, Bruchstücke des Asteroiden (Meteorite) zu finden (MAZ). Diese legen nahe, dass 2024 BX1 kein primitiver Asteroid war, sondern von einem Körper stammt, dessen innerer Aufbau dem der Erde ähnelt.  Möglicherweise wurde er von Vesta, dem größten Asteroiden im Sonnensystem, abgespalten. Die raren Fundstücke versprechen wertvolle Aufschlüsse über die Entstehungsgeschichte des Sonnensystems.

Nachruf Professor Dr. Josef Solf

02.02.2024

Die Thüringer Landessternwarte trauert um ihren früheren Direktor Professor Dr. Josef Solf, der am 31. Dezember 2023, wenige Wochen vor seinem 90. Geburtstag, in Jena verstarb.

Josef Solf wirkte prägend als Wissenschaftler und Institutsdirektor in Heidelberg und Tautenburg. In seiner Heidelberger Zeit am Max-Planck-Institut für Astronomie entwickelte er die spektroskopische Instrumentierung für die Teleskope des damals neu entstehenden Deutsch-Spanischen Astronomischen Zentrums auf dem Calar Alto. Mit ihnen erzielte er anerkannte wissenschaftliche Erfolge auf dem Gebiet der bipolaren Phänomene in der Sternentstehung und - entwicklung. Als Direktor der Thüringer Landessternwarte machte er sich um den Ausbau des Instituts und die Modernisierung des 2-m-Alfred-Jensch-Teleskops und seiner Instrumentierung verdient.

Josef Solf wurde am 05. Februar 1934 in Worbis im Eichsfeld geboren, und wuchs dort mit seinen fünf jüngeren Brüdern in der „Solf`s Mühle“ auf. Sein Vater war eine sehr prägende Figur in seinem Leben. Schon früh weckte er in ihm zahlreiche Interessen – an der Technik der Mühle, der Musik, der Religion, der Fotografie, der Philosophie und der Physik. Zur Schule ging er auf das Internat in Heiligenstadt, das er 1952 mit einem humanistischen Abitur abschloss. Danach begann er zunächst ein Studium der Mathematik an der Universität Jena. Angetrieben von seiner großen Lebensfrage „Bin ich schon fertig?“, wechselte er die Richtung und studierte von 1953 bis 1962 Philosophie, Theologie und Kunstgeschichte an den Hochschulen des Jesuitenordens in Berlin, Frankfurt und München. Da sich seine Frage nicht auflöste und die Neugier, die Welt zu entdecken, einfach in ihm steckte, änderte er 1962 nochmals seine Laufbahn und nahm ein Studium der Mathematik, Physik und Astronomie auf -- zunächst in Karlsruhe, dann in Heidelberg, wo er 1967 mit einem Diplom in Physik abschloss. Eine anschließende Promotion auf dem Gebiet der Kernphysik schloss er dort 1969 ab.

Von 1969 bis 1994 arbeitete Josef Solf als einer der ersten wissenschaftlichen Mitarbeiter am neu gegründeten Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und fand fortan in der Entwicklung von astronomischen Instrumenten und der Erforschung der Entwicklung der Sterne seine Berufung.

Er war maßgeblich beteiligt am Aufbau des neuen Observatoriums des Instituts auf dem Calar Alto in Südspanien. Schon sehr bald lag sein Fokus auf der Entwicklung der spektroskopischen Instrumentierung für die neuen Teleskope. Wissen dazu eignete er sich unter anderem bei mehrmonatigen Forschungsaufenthalten 1971 und 1974 am Lick Observatory in Kalifornien an. Ein erstes Highlight war der Coudé-Spektrograph für das 2.2-m-Teleskop, ein vertikaler Aufbau durch das gesamte Kuppelgebäude, der nur mit einem einzigen Spiegel außerhalb des Teleskops auskam und ohne Zweifel eines der leistungsfähigsten Instrumente dieses Typs darstellt. Da ein ähnliches Gerät am 3.5-m-Teleskop keine größere Effizienz versprach, lag dort das Interesse auf einem großen Cassegrain-Spektrographen. Zusammen mit dem Co-Direktor des Instituts, Guido Münch, entwickelte Josef Solf den TWIN-Spektrographen, der für lange Zeit eines der Arbeitspferde an diesem Teleskop wurde. Einen Standard-Spektrographen der Firma Boller & Chivens baute er nach eigenem Design zu einem einzigartigen „Echelette“-Spektrographen um, der es erlaubte, mit einer einzigen Aufnahme den gesamten Spektralbereich vom UV bis zum nahen Infrarot abzubilden.

Die Inbetriebnahme und erste Nutzung dieser Geräte machten Josef Solf zum beobachtenden Astronomen. Zunächst beobachtete er späte M-Sterne und Mira-Veränderliche. Seine Langspalt-Aufnahmen mit hoher spektraler Auflösung des prototypischen massereichen Sterns S106 zusammen mit Uri Carsenty zeigten dann erstmals die Blau- und Rotverschiebung des Gases in dessen gegenüberliegenden ausgedehnten Schalen und wiesen damit überzeugend die bipolare Struktur dieser Objekte nach. Es folgten Studien der bipolaren Ausströmungen und Jets von entwickelten Sternen wie R Aqr und der Nova HR Delphini, die er 1983 auch zum Thema seiner Habilitationsschrift machte, sowie Arbeiten an bipolaren Planetarischen Nebeln zusammen mit seinem Doktoranden Luis Felipe Miranda. Danach wandte er sich zusammen mit Karl-Heinz Böhm detaillierten spektroskopischen Studien der bipolaren Ausströmungen und Herbig-Haro Jets von jungen Sternen und ihrer Kopfwellen zu. Die von ihm entwickelte Methode der Spektro-Astrometrie zur Untersuchung dieser Jets nahe an der Quelle war und ist so erfolgreich, dass sie von manchen auch „Solf’s method“ genannt wurde. 1990 ernannte die Universität Heidelberg Josef Solf zum Professor.

Als Josef Solf 1994 einen Ruf auf einen Lehrstuhl für Astronomie an die Friedrich-Schiller-Universität Jena erhielt, verbunden mit der Position des Direktors der Thüringer Landessternwarte in Tautenburg, kehrte er nach Jena zurück, das er 1953 als Student verlassen hatte. Als Mitglied der Fakultät für Physik und Astronomie war er bis zu seiner Emeritierung 1999 in der Lehre und wissenschaftlichen Ausbildung von Studenten tätig. Als Direktor der Thüringer Landessternwarte Tautenburg machte er sich durch den Ausbau des Instituts, der Modernisierung des 2-m Alfred-Jensch-Teleskops und seiner Instrumentierung verdient. Der Neubau eines Forschungsgebäudes schuf den dringend benötigten Platz von Arbeitsräumen für die Wissenschaftler und die Verwaltung. Ebenso entstanden Laborräume für das Elektroniklabor, sowie klimatisierte Räume für die Archivierung der umfangreichen Sammlung von Fotoplatten der Thüringer Landessternwarte und für deren digitale Aufbereitung. Ein besonderes Anliegen war Josef Solf die Modernisierung des 2-m Alfred-Jensch-Teleskops, als größtem optischen Teleskop auf deutschem Boden, an welchem durch die Erneuerung seiner Antriebe eine digitale Ansteuerung möglich wurde. Für den hochauflösenden Coudé-Spektrographen entwarf er den Umbau zu einem Coudé-Echelle-Spektrographen, mit um ein Vielfaches gesteigerter Wellenlängenabdeckung und für den Nasmyth-Fokus des Teleskops konzipierte er einen Spektrographen niedriger Auflösung. Mit der tatkräftigen Unterstützung durch sein früheres Institut, das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, erhielten alle Fokus-Stationen leistungsfähige CCD-Kameras als Detektoren.

Nach seiner Emeritierung war Josef Solf weiterhin im katholischen Kirchenchor in Jena aktiv. Über viele Jahre war er im Hospizverein tätig und begleitete zahlreiche Menschen in ihren schwersten Stunden. Mit seiner geliebten Frau Gisela, die bereits 2017 verstorben ist, hatte er drei Söhne.

Die Thüringer Landessternwarte hat mit Josef Solf nicht nur ihren früheren Direktor und einen hervorragenden Wissenschaftler verloren, sondern auch einen bescheidenen, tatkräftigen und sehr geschätzten Kollegen. Sie wird ihn in ehrendem Gedenken bewahren.

5 Tonnen schweres Container-Labor schwebt auf seinen Bestimmungsort

01.02.2024

Der Container für das zukünftige SonnenlaborTauSol der Thüringer Landessternwarte wurde Ende Januar auf ein spezielles Fundament gestellt.

Am Mittwochmorgen, den 31.01.2024, um 8:30h war es soweit. Nachdem das Fundament für das neue SonnenlaborTauSol noch vor Weihnachten fertig wurde, hatten zu Jahresbeginn zunächst das Wetter und dann der Terminplan an der Sternwarte nicht mitgespielt. Doch in dieser Woche war der lehmige Boden abgetrocknet und das Wetter stabil, so dass der schwere Autokran aus Dorndorf kommen konnte. Da die Distanz zum Fundament zunächst zu groß war, musste der 12 m lange und 5 Tonnen schwere Container einmal zwischengeparkt werden, damit der Autokran dann von einer Position näher am Fundament den Container im 2. Schritt auf das Fundament heben konnte. Begleitet und geführt vom Technik-Team der Sternwarte, setzte der Container schlussendlich fast millimetergenau auf der vorgegebenen Position auf – Punktlandung! Jetzt können der Innenausbau und das Aufstellen der Kuppel über dem Container beginnen. Doch zuerst bekommt der Container noch einen neuen Anstrich – wenn das Wetter dafür dann wieder mitspielt.

Aufnahmen: TLS

Eigenständige Organisation für das LOFAR-Radioteleskop gegründet

12.02.2024

Thüringer Landessternwarte koordiniert das deutsche Konsortium

Das Low Frequency Array (LOFAR) ist das weltweit größte Radioteleskop für den Empfang von Radiokurzwellen und Ultrakurzwellen. Bisher war LOFAR als niederländische Stiftung organisiert. Diese wird nun in eine internationale Rechtsform überführt: ein Konsortium für eine europäische Forschungsinfrastruktur (European Research Infrastructure Consortium, ERIC). LOFAR ERIC ist am 22.01.2024 mit der ersten Sitzung des LOFAR-ERIC-Rats offiziell gegründet worden. Die Europäische Kommission hatte aufgrund der europaweiten Bedeutung des Radioteleskops entschieden, LOFAR als ERIC einzurichten. Die Thüringer Landessternwarte in Tautenburg betreibt selbst ein Antennenfeld, das Teil des europäischen LOFAR-Netzwerks ist und übernimmt die wissenschaftliche Vertretung der deutschen Teilnehmer im LOFAR ERIC.

Vor zehn Jahren nahm das LOFAR-Radioteleskop seinen Betrieb auf. Heute ist es ein gesamteuropäisches Projekt mit 52 Antennenstationen in acht europäischen Ländern. Das Gemeinschaftsprojekt entwickelte die niederfrequente Radioastronomie grundlegend weiter und führte zu einer Fülle von wissenschaftlichen Publikationen.

Die Bundesrepublik Deutschland gehört zu den Gründungsmitgliedern

Sechs EU-Staaten hatten bei der Europäischen Kommission beantragt, ein LOFAR ERIC einzurichten und sind damit dessen Gründungsmitglieder: Bulgarien, Deutschland, Irland, Italien, die Niederlande und Polen. Die neue Forschungsorganisation kooperiert mit Instituten in Frankreich, Lettland, Schweden und dem Vereinigten Königreich. Nach der Errichtung des LOFAR ERIC durch die Europäische Kommission fand am Montag, den 22. Januar 2024, die erste Sitzung des Vorstands der neuen Forschungsorganisation statt. Ihr Sitz ist in Dwingeloo in den Niederlanden. Am dortigen Forschungsinstitut NWO-I/ASTRON (Stichting Nederlandse Wetenschappelijk Onderzoek Instituten / Netherlands Institute for Radio Astronomy) wurde das LOFAR-Radioteleskop ursprünglich konstruiert. In Deutschland sind zehn Universitäten und Forschungsinstitute am Betrieb von LOFAR-Stationen und des LOFAR-Datenarchivs beteiligt. Die Thüringer Landessternwarte koordiniert die deutschen LOFAR-Partner und vertritt deren wissenschaftliche Interessen im Vorstand des LOFAR ERIC.

Die Forschungsorganisation soll die verteilte Infrastruktur des Radioteleskops erheblich weiterentwickeln und der Astronomie hochmoderne Beobachtungs- und Datenverarbeitungssysteme bereitstellen. Schon jetzt bietet das Teleskop ein riesiges Himmelssichtfeld, beispiellose Empfindlichkeit und Bildauflösung sowie die neuartige Möglichkeit, gleichzeitig in mehreren Richtungen zu beobachten.

Die hohe Dichte an LOFAR-Antennenfeldern nahe Exloo in den den Niederlanden bildet den Kern des internationalen Forschungsinstruments. (Bild: ASTRON)

Halbes Jahrzehnt Vorarbeit für die europäische Forschungsorganisation

„Die Überführung der Organisation von LOFAR in eine wahrhaft internationale Form, ein ERIC, unterstreicht, dass wir in Europa durch gemeinsame Anstrengung herausragende internationale Forschungsinfrastrukturen aufbauen können. Das weiterentwickelte LOFAR-Teleskop bietet für die Astronomie, und damit auch für die deutsche Wissenschaft, großartige Möglichkeiten für neue Entdeckungen“, sagt Prof. Dr. Matthias Hoeft von der Thüringer Landessternwarte in Tautenburg. Als Vorsitzender des Deutschen Konsortiums zur Messung langer Radiowellen (German Long Wavelength Consortium, GLOW) und als wissenschaftlicher Vertreter für Deutschland im Vorstand des LOFAR ERIC hat er die deutschen Partner für die Einrichtung der neuen europäischen Forschungsorganisation koordiniert.
Dr. René Vermeulen vom Niederländischen Institut für Radioastronomie ist Gründungsdirektor von LOFAR ERIC. „Die Gründung von LOFAR ERIC festigt Europas weltweite Spitzenposition in einem wichtigen Forschungsbereich“, sagt der Physiker. „Mit seiner konkurrenzlosen verteilten Forschungsinfrastruktur und seiner starken europaweiten Partnerschaft wird LOFAR ERIC dem Europäischen Forschungsraum als ein Leistungszentrum an der Spitze der astronomischen Wissenschaft und Technologie beitreten, das das Potenzial hat, zu umfassenderen komplexen Aufgaben beizutragen.“

Einblicke in Frühzeit des Universums wie auch auf das Weltraumwetter

Die neue LOFAR-Trägereinrichtung soll die Wissenschaft befähigen, groß angelegte innovative Untersuchungen zu verfolgen. Dazu gehören die Erforschung der Frühphase des Universums, der Entstehung und Entwicklung von Galaxien, der Physik von Pulsaren und vorübergehenden Radiophänomenen. Weitere Forschungsthemen sind die Beschaffenheit kosmischer Teilchen mit ultrahoher Energie, die Bedingungen im interstellaren Raum und die Struktur der kosmischen Magnetfelder. Darüber hinaus erlaubt das Radioteleskop einzigartige wissenschaftliche Erkenntnisse zu gesellschaftlichen bedeutsamen Themen, von Blitzen über ionosphärische Störungen bis hin zu Weltraumwetter.
Als auf Dauer angelegte Forschungsorganisation bietet LOFAR ERIC der europäischen und weltweiten Gemeinschaft künftig einen zuverlässigen Zugang zu zahlreichen wissenschaftlichen Forschungsservices. Ihre umfangreichen wissenschaftlichen Daten stellt sie über ein nutzungsfreundlich öffentlich zugängliches Archiv bereit.
Die an LOFAR ERIC beteiligten Universitäten und Forschungsinstitute aus Deutschland sind: die Universitäten Bielefeld, Bochum, Erlangen-Nürnberg, Hamburg und Würzburg sowie das Forschungszentrum Jülich, das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, das Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching, das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und die Thüringer Landessternwarte in Tautenburg.

Weitere Informationen:
• LOFAR ERIC – offizielle Webseite
• LOFAR-Webseite des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)
• LOFAR-Webseite des Deutschen Konsortiums zur Messung langer Radiowellen (GLOW)

Lokaler Kontakt
Dr. Matthias Hoeft
Dr. Alexander Drabent

Ein Nebel, der im Rhythmus seines neugeborenen Sterns leuchtet

26.11.2023

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Prof. Roberto K. Saito von der Universidade Federal de Santa Catarina in Florianópolis, Brasilien, berichtet über die Entdeckung eines einzigartigen Objekts in unserer Galaxie. Es befindet sich im Sternbild Skorpion, in der Nähe des Zentrums der Milchstraße und erscheint als eine eigenartige Kombination eines veränderlichen Sterns, umgeben von einem Nebel, der ebenfalls seine Helligkeit verändert. Diese Entdeckung wurde am 14. November 2023 in den „Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht.

Sie erfolgte auf der Grundlage des VVV-Surveys, der systematisch die Ebene der Milchstraße im Infrarot-Licht mit dem VISTA-Teleskop am ESO Paranal-Observatorium in Chile kartiert hat. Die über mehr als 12 Jahre aufgenommenen Bilder ermöglichen die Suche und Überwachung von Sternen, die im Laufe der Zeit ihre Helligkeit verändern. Zehntausende solcher Sterne wurden entdeckt und nach ihren Lichtkurven klassifiziert. Doch ab und zu taucht ein Objekt auf, das nicht leicht erklärt werden kann, da es keiner der bekannten Klassen angehört.

Der VVV-Survey hat ein Dutzend solcher nicht identifizierten Objekte gefunden, die „WIT“ genannt wurden, für „Was ist das? (What is this?)“, und die seltene astrophysikalische Phänomene repräsentieren. Dies ist bei WIT-12 der Fall, einem Nebel, der seine Helligkeit verändert und auf eine interessante Art der Variabilität hindeutet. Die genauere Untersuchung der Region führte zur Entdeckung eines roten Sterns im Zentrum des Nebels, dessen Helligkeit im Zeitraum von etwa 4 Jahren variiert. Spektroskopie mit dem 4-Meter-Teleskop SOAR auf Cerro Pachón in Chile enthüllte, dass es sich um sehr junges stellares Objekt handelt, welches den Nebel periodisch beleuchtet. Rätselhaft ist jedoch, dass sich die Helligkeit von Gebieten des Nebels zum Teil synchron mit dem Stern als auch asynchron ändert (d. h., wenn der Zentralstern heller wird, verblassen diese Teile des Nebels).

Dieses Phänomen verwirrte die Beobachter und führte zu seiner Klassifizierung als WIT-Objekt. Gleichwohl hat das VVV-Team ein paar Erklärungen parat. So könnte der veränderliche Zentralstern ein „Lichtecho“ erzeugen, indem das Licht durch Staubteilchen im Nebel gestreut und zu uns umgelenkt wird. Da der Nebel ausgedehnt ist, erreicht uns das Licht von der uns zugewandten Seite direkt, wodurch diese Region heller wird, wenn der Stern heller wird. Andererseits dauert es eine gewisse Zeit, bis das Licht in die entferntere Region des Nebels und von dort zu uns gelangt, sodass es später ankommt, wenn der Stern an Helligkeit verliert. Lichtechos wurde zuvor bei einigen explosiven Ereignissen wie Novae und Supernovae beobachtet, jedoch nicht bei jungen veränderlichen Sternen wie WIT-12. Eine andere mögliche Erklärung ist das Vorhandensein einer verformten Scheibe aus Gas und Staub, die die Beleuchtung von Teilen des Nebels blockiert, wenn sie den Stern umkreist. Dies wäre eine Art "Gegen-Leuchtturm", der bei seiner Drehung alle Richtungen außer einer bestrahlt. Die endgültige Lösung erfordert weitere Beobachtungen und die Suche nach solchen Objekten mit Teleskopen wie dem zukünftigen Vera C. Rubin Observatory.

Die Abbildung links zeigt den Zentralstern (Mitte) und zwei markierte Gebiete des Nebels. Schematische Lichtkurven mit entsprechenden Farben für Stern und Nebelregionen sind rechts dargestellt. Während eine Region (rötlich umkreist) im Gleichtakt mit dem Stern variiert, ändert sich die andere (cyanfarbig umkreist) im Gegentakt.

Kontakt: Dr. Bringfried Stecklum

Anlieferung des TauSoL Labor-Containers

16.11.2023

Am 15. November wurde der "40 Fuß Container" (ca. 12m lang) für das neue Tautenburger Sonnenlabor TauSol mit einem speziellen LKW an der Thüringer Landessternwarte angeliefert. Bis zur Fertigstellung des Fundaments, auf welchem der Container samt Stahlgestell für eine Kuppel und den Heliostaten kommen wird, steht der Container nun am Rand des LOFAR Radioteleskops, wo mit dem Innenausbau begonnen wird.

 Fotos: TLS

Neues Optiklabor an der TLS

11.12.2023

Heute wurden die ersten optischen Tische im neuen Optiklabor der Thüringer Landessternwarte aufgestellt.

Um dem wachsenden Bedarf für die Entwicklung neuer optischer Instrumente an der TLS gerecht zu werden, wird ein neues Optiklabor eingerichtet. Hierzu wurde in den zurückliegenden Monaten ein Kellerraum im Hauptgebäude der Sternwarte renoviert und mit neuen Lüftungs- und Elektroinstallationen ausgestattet. Heute war es dann so weit und der erste 3 m x 1,2 m große Optiktisch wurde aufgestellt. Da der Transport eines so großen und rund 600kg schweren Einzeltisches in den Keller nicht möglich war, wurde dieser nun aus zwei kleinen und "nur" 300kg schweren Teilen zusammen gesetzt. Aber auch dieser Transport setzte Geschick, Umsicht und vor allem Muskelkraft voraus, die von 6 Mitarbeitern eines Jenaer Umzugsunternehmen geleistet wurde. Als erstes werden im neuen Labor nun spezielle Flüssigkristall-Retarder für das neue Sonnenlabor der Sternwarte vermessen.

Aufnahme der partiellen Mondfinsternis

16.11.2023

Am Samstag Abend, den 28. Oktober 2023, fand eine Partielle Mondfinsternis statt, die in Thüringen durch Wolkenlücken beobachtet werden konnte.

Das Foto der TLS zeigt die Finsternis gegen 22h22 MESZ.

Thüringer Astronom:innen bestätigen einen ungewöhnlichen extrasolaren Planeten

28.11.2023

Astronom:innen an der Thüringer Landessternwarte und der Universität Turin ist es gelungen, einem ungewöhnlichen extrasolaren Planeten etwas von seinen Geheimnissen abzuringen.

Der extrasolare Planet GJ 367 b ist außergewöhnlich, weil er offenbar komplett aus Eisen besteht. Er umrundet sein Zentralgestirn in nur 7,7 Stunden. Die Forschenden konnten nicht nur die Dichte des Planeten bestimmen, sondern haben bei ihren Beobachtungen zwei weitere Planeten um den Stern entdeckt. Diese Entdeckung fügt dem Rätsel, wie Planeten entstehen, ein weiteres Puzzleteil hinzu.  

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Tag des offenen Denkmals

10.09.2023

Wir heißen Sie Herzlich Willkommen zum Tag des offenen Denkmals.

Kommen Sie uns am Sonntag, den 10.9.2023 in der Thüringer Landesternwarte in Tautenburg besuchen.

Parkmöglichkeiten sind vor der Einfahrt zum Institutsgelände gegeben.