Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg-Königstuhl Jahresbericht 1997 Zum Titelbild: Ein neugeborener Stern (Kreuz), tief in den Staub der Molekülwolke L1551 eingebettet, aus der er entstand. Er ist nicht im Optischen, sondern nur als Infrarotquelle zu erkennen. Er emittiert in Polrichtung einen hellen Jet aus ioni- siertem Gas, beleuchtet einen ausgedehnten Reflexionsnebel, und regt die Herbig-Haro-Objekte HH 28 und HH 29 zum eigenen Leuchten an. Mehr dazu auf Seite 23–29. Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg-Königstuhl Jahresbericht 1997 Das Max-Planck-Institut für Astronomie Geschäftsführende Direktoren: Prof. Dr. Steven Beckwith (bis 31. 8.), Prof. Dr. Immo Appenzeller (ab 1.8.1998) Wissenschaftliche Mitglieder, Kollegium, Direktoren: Prof. Dr. Immo Appenzeller (ab 1.8.1998, kommissarisch), Prof. Dr. Steven Beckwith, (ab 1. 9. 1998 beurlaubt), Prof. Dr. Hans Elsässer (bis 31. 3. 1997), Prof. Dr. Hans-Walter Rix (ab 1. 1. 1999). Fachbeirat: Prof. R. Bender, München; Prof. R.-J. Dettmar, Bochum; Prof. G. Hasinger, Potsdam; Prof. P. Léna, Meudon; Prof. M. Moles Villlamate, Madrid, Prof. F. Pacini, Firenze; Prof. K.-H. Schmidt, Potsdam; Prof. P.A. Strittmatter, Tuscon; Prof. S.D.M. White, Garching; Prof. L. Woltjer, St. Michel Obs. Derzeit hat das MPIA rund 160 Mitarbeiter, davon 43 Wissenschaftler, 37 Nachwuchs- und Gastwissenschaftler sowie 80 Techniker und Verwaltungsangestellte. Studenten der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Heidelberg führen am Institut Diplom- und Doktorarbeiten aus. In den Werkstätten des Instituts werden ständig Lehrlinge ausgebildet. Anschrift: MPI für Astronomie, Königstuhl 17, D-69117 Heidelberg. Telefon: 0049-6221-5280, Fax: 0049-6221-528246. E-mail: [email protected], Anonymous ftp: ftp.mpia-hd.mpg.de Homepage: http://www.mpia-hd.mpg.de Isophot Datacenter : [email protected]. Calar-Alto-Observatorium Anschrift: Centro Astronomico Hispano Aleman, Calle Jesus Durbán Remón 2/2, E-04004 Almería, Spanien Telefon: 0034-50-230988, -632500, Fax: 0034-50-632504, E-mail: [email protected] Impressum © 1999 Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg Alle Rechte vorbehalten Printed in Germany Herausgeber: Dr. Jakob Staude, Prof. Dr. Immo Appenzeller, Heidelberg Text: Dr. Thomas Bührke, Leimen Graphik und Layout: Bärbel Wehner, Dossenheim Druck und Weiterverarbeitung: Neumann Druck, Heidelberg ISSN 1437-2924 Inhalt I Allgemeines . 5 IV Wissenschaftliche Arbeiten . 43 Forschungsziele des MPIA – gestern, heute, morgen . 5 Wissenschaftliche Fragestellungen . 7 IV.1 Galaktische Astronomie. 43 Galaktische Forschung . 8 Die bipolare Phase – Jets von jungen Sternen . 43 Extragalaktische Forschung . 9 Der Einfluß von Magnetfeldern . 48 Das Sonnensystem . 10 Doppel- und Mehrfachsysteme bei jungen Sternen . 49 T-Tauri-Sterne . 49 Herbig-Ae/Be-Sterne . 51 II Highlights . 11 Leuchtkräftige Blaue Veränderliche – Vorläufer von Supernovae Typ II? . 52 II.1 ALFA – Die Atmosphäre wird überlistet . 11 Theoretische Arbeiten. 54 Das Prinzip der adaptiven Optik . 11 Sternentstehung . 54 ALFA am Calar-Alto-Observatorium . 14 Kollaps von Molekülwolken . 55 Der Laserleitstern . 15 Fragmentation einer Molekülwolke . 56 ALFA im Einsatz . 16 Entstehung und Entwicklung von Protosternen und Mehrfachsystemen . 59 II.2 CADIS – Auf der Suche nach den Ur-Galaxien 18 Die Strategie. 18 IV.2 Extragalaktische Astronomie . 64 Urgalaxien . 20 Jets von Galaxien und Quasaren . 64 Quasare, Galaxien und Sterne. 21 Die Jets. 65 Die Hot Spots . 66 II.3 ISOPHOT – Der Himmelsspäher im Infrarot . 23 Röntgenaufnahmen des Jets . 67 Infrarotastronomie . 23 Galaxien in der Umgebung von Quasaren ISO, das Infrared Space Observatory . 23 und der Gravitationslinseneffekt . 68 ISOPHOT. 24 Optische Identifikation eines Gamma Ray Bursters . 70 Das ISOPHOT-Datenzentrum . 25 Theoretische Arbeiten. 71 Highlights 1997 . 25 Die leuchtenden Arme der Spiralgalaxien . 71 Staub im Coma-Galaxienhaufen . 26 Dunkle Materie in Spiralgalaxien . 73 Die Starbust-Galaxienhaufen NGC 6090. 27 Die Zufallsdurchmusterung im Ferninfrarot . 29 IV.3 Sonnensystem . 75 Striae im Schweif von Komet Hale-Bopp . 75 III Instrumentelle Entwicklung . 33 CAFOS2.2 – Calar Alto Fokalreduktor System Personal . 77 für das 2.2-Meter-Teleskop . 33 In Heidelberg . 77 MOSCA, Multi-Objekt-Spektrograph Calar Alto/Almeria . 77 für den Calar Alto. 34 Gäste . 77 OMEGA-Prime – Kamera für das nahe Infrarot . 35 Arbeitsgruppen und OMEGA-Cass – Spektrometer und Kamera wissenschaftliche Zusammenarbeit . 78 für das nahe Infrarot . 37 CONICA – Coudé Near-Infrared Camera Zusammenarbeit mit Firmen . 81 für das VLT . 38 Lehrveranstaltungen. 83 MIDI – Mid-infrared Interferometry Instrument Tagungen . 84 für das VLT . 39 Mitarbeit in Gremien . 84 PACS – IR-Kamera für FIRST, Eingeladene Vorträge auf Tagungen . 84 das Far Infared Space Telescope . 40 Veröffentlichungen . 85 5 I Allgemeines Forschungsziele des MPIA – Calar Alto in der Provinz Almeria, Südspanien. Er bietet gestern, heute, morgen in Europa gute klimatische und meteorologische Be- dingungen für astronomische Beobachtungen. 1972 kam Der Senat der Max-Planck-Gesellschaft beschloß im es zur Gründung des »Deutsch-Spanischen Astrono- Jahre 1967 die Gründung des Max-Planck-Instituts für mischen Zentrums« (DSAZ), kurz Calar-Alto-Obser- Astronomie in Heidelberg mit dem Ziel, die durch zwei vatorium. Weltkriege weit zurückgeworfene astronomische For- Die mit der Planung und dem Bau der Teleskope ver- schung in Deutschland wieder an die Weltspitze heranzu- bundenen komplexen technologischen Probleme wurden führen. Zwei Jahre später nahm das Institut auf dem in Zusammenarbeit mit der Firma Carl Zeiss, Ober- Königstuhl unter der Leitung von Hans Elsässer in provi- kochen und anderen Firmen gelöst. Auf diese Weise sorischen Räumen die Arbeit auf. Das neue Insti- haben sich zahlreiche Unternehmen ein Know-how tutsgebäude wurde 1975 bezogen (Abbildung I.1). Als langfristiges Ziel wurde dem neu gegründeten MPIA der Aufbau und Betrieb zweier leistungsfähiger Obser- Abb.I.1: Das Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg- vatorien jeweils auf der Nord- und Südhalbkugel über- Königstuhl. Vorne rechts das Astrolabor mit seinen zwei tragen. Nach intensiver Standortsuche fiel 1970 für die Kuppeln, im Hintergrund die Landessternwarte. (Lossen- Nordhalbkugel die Wahl aud den 2168 Meter hohen Berg Luftbild, RPKA 10/4209a) 6 I Allgemeines angeeignet, das ihnen zu einer Führungsposition auf dem Abb.I.2: Das Calar-Alto-Observatorium, Blick von Norden auf Weltmarkt verholfen hat. die Teleskopkuppeln. Von 1975 bis 1984 gingen auf dem Calar Alto der von V.l.n.r.: das 2.2-Meter-Teleskop, das spanische 1.5-Meter- der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierte 1.2- Teleskop, das 1.2-Meter-Teleskop, der Schmidt-Spiegel und Meter-Reflektor sowie das 2.2-Meter- und das 3.5- die 43 Meter hohe Kuppel des 3.5-Meter-Teleskops. Im Hinter- Meter-Teleskop in Betrieb (Abbildung I.2). Von der grund die Küste bei Almeria. Hamburger Sternwarte wurde der 80-Zentimeter- Schmidt-Spiegel übernommen. Zusätzlich steht ein spa- nisches 1.5-Meter-Teleskop auf dem Gelände, es unter- Meßgeräte entwickelt, Beobachtungsprogramme vorbe- steht dem Observatorio Nacional de Madrid und gehört reitet und die an den Teleskopen gewonnenen Daten aus- nicht zum DSAZ. Der ursprünglich geplante Bau einer gewertet. Ein wesentlicher Teil der Institutsarbeit ist Südsternwarte auf dem Gamsberg in Namibia ließ sich dem Bau neuer Instrumente für die Teleskope gewid- aus politischen Gründen nicht realisieren. Das hierfür met.(Kapitel III). Dazu ist das MPIA mit modernsten vorgesehene 2.2-Meter-Teleskop wurde der Euro- Feinwerk- und Elektronikwerkstätten ausgestattet. Die päischen Südsternwarte (ESO) für 25 Jahre als Leihgabe Forschung am Institut konzentriert sich auf den »klassi- überlassen. Es arbeitet seit 1984 auf dem Berg La Silla schen« sichtbaren und auf den infraroten Spek- in Chile und steht dort zu 25 Prozent der Beobach- tralbereich. tungszeit den Astronomen des MPIA zur Verfügung. Überdies engagiert sich das MPIA seit seiner Mit dem Calar-Alto-Observatorium verfügt das Gründung in der extraterrestrischen Forschung. Ins- MPIA über eines der beiden leistungsstärksten Obser- besondere der damit verbundene frühzeitige Einstieg in vatorien in Europa. Die heutige Aufgabe des Instituts be- die Infrarotastronomie war für gesamte spätere Ent- steht zum einen im Betrieb des Observatoriums. Dazu wicklung des Instituts von Bedeutung. Heute ist das gehört die ständige Optimierung der Leistungsfähigkeit MPIA wesentlich beteiligung an dem Projekt ISO (In- der Teleskope: Mit der Inbetriebnahme der adaptiven frared Space Observatory, Abbildung I.3) der Euro- Optik ALFA steht das 3.5-m-Teleskop heute wieder an päischen Weltraumbehörde ESA (Kapitel II.3): ISO- der vordersten Front der technologischen Entwicklung PHOT, eines von vier Meßinstrumenten auf ISO, ent- (Kapitel II.1). Zum anderen werden in Heidelberg neue stand unter der Federführung des Instituts. Wissenschaftliche Fragestellungen 7 Von ganz wesentlicher Bedeutung sind auch den Kosten und der Nutzung des LBT beteiligt sein. Mit Beteiligungen an internationalen Observatorien und diesem breit gefächerten Instrumentarium wird das Projekten. So arbeitet seit einigen Jahren an einem der MPIA auch im 21. Jahrhundert einen wesentlichen größten Teleskope der Nordhalbkugel, dem britischen Beitrag zur astronomischen Forschung leisten können. 3.9-Meter-Teleskop UKIRT (United Kingdom Infrared Das MPIA verdankt seinem Standort in Heidelberg Telescope)