Siegel der Universität

Universität zu Köln
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Fachgruppe Physik

I. Physikalisches Institut

The Cerro Chajnantor Atacama Telescope, CCAT-prime

CCAT-prime will be a 6-meter diameter, 10 micron precision surface telescope operating at submillimeter to millimeter wavelengths and sited at 5600 meters elevation on Cerro Chajnantor in the Atacama desert of northern Chile.

The novel crossed-Dragone optical design will deliver a high-throughput wide-field-of-view telescope capable of illuminating >105 (sub)millimeter wavelength detectors so that large areas of the sky can be scanned rapidly. The high altitude, dry site offers superb observing conditions, yielding routine access to the 350 micron atmospheric window as well as improved performance at longer wavelengths. Under the best conditions, observations in the 200 micron window will be possible. Deployment of CCAT-prime on Cerro Chajnantor will provide operational experience at high altitude, reducing risk for the future construction of a 25-meter class submillimeter telescope.

CCAT-prime will be ideally suited, due to its low error beam and large field of view, to probe tracers of the ISM and cloud/star formation over a range of environments in the Milky Way, the Magellanic Clouds and other nearby galaxies. Spectral large-scale imaging with CHAI (a high spectral resolution heterodyne array receiver being built at the Universität zu Köln, see below) of fine structure and mid- to high-excitation CO lines will serve as diagnostics of physical processes associated with star formation over large spatial scales.

The telescope is being designed and built by VERTEX Antennentechnik GmbH. The construction phase will start in 2017 and is expected to lead to first light in 2021.

Further information:

Official press release of Cornell University.

Official press release of Universität zu Köln and Universität Bonn.


(up)GREAT observation campaign New Zealand 2016

SOFIAs third Southern Sky observation campaign currently is underway, with operations based at Christchurch, New Zealand. The heterodyne receiver GREAT (German Receiver for Astronomy at THz frequencies), a very high resolution spectrometer for interstellar line emission, once again was selected to join the instrument suite together with FIFI-LS and FORCAST. For our modular platform GREAT this time we included the newly commissioned low frequency array (LFA), "up"GREAT, as one of the three exchangeable receiver modules. In comparison to its single-pixel precedessor the 14-pixel LFA receiver allows an approx. 10-fold increase in observation efficiency. The LFA observes in the 1900 GHz frequency band and is supplemented by the 1.4 THz and 4.7 THz single-pixel receivers flown previously. As developer of the superconducting mixers, observation software and resources for testing, operation and data analysis the I. Physikalisches Institut of the Universität zu Köln once again is contributing significant resources.

At the I. Physikalisches Institut the hardware and software development for upGREAT as well as its operation are funded through grant 50-OK-1103 of the German Aerospace Center DLR as well as the Collaborative Research Center SFB956.

SOFIA is a bilateral US-German project that is managed by the NASA and DLR. Members of the upGREAT consortium are the Max Planck Institute for Radioastronomy Bonn (PI), the Kölner Observatorium für Submm Astronomie (KOSMA) at the I. Physikalisches Institut, and the DLR Institute for Planetary Research Berlin.

Further information:
DLR News: Down under – SOFIA flying observatory with three instruments in New Zealand
NASA News: SOFIA Heads to New Zealand to Study Southern Skies
Latest updates: @SOFIAtelescope Twitter Account
SOFIA Science Center
Deutsches SOFIA Institut
Terahertz Detector Development at the I. Physikalisches Institut

(ppü 2016-06-13)


(up)GREAT Beobachtungskampagne Neuseeland 2016

Das Flugzeugobservatorium SOFIA ist derzeit in Christchurch Neuseeland stationiert, von wo aus es die 3. Beobachtungkampagne des Südhimmels durchführt. Mit dabei neben den Instrumenten FIFI-LS und FORCAST ist wieder der Heterodynempfänger GREAT (German Receiver for Astronomy at THz frequencies), mit dem höchstauflösende Spektroskopie interstellarer Spektrallinien im THz-Frequenzbereich durchgeführt wird. Diesmal kommt auch das low frequency array (LFA) des neuentwickelten Array-Empfänger "up"GREAT mit Empfangsband um 1900 GHz zum Einsatz. Das LFA mit seinen insgesamt 14 Pixeln ermöglicht eine ca. 10-fache Steigerung der Beobachtungseffizienz und wird komplimentiert von den Einzelpixel-Empfängermodulen für 1.4 THz und 4.7 THz. Das I. Physikalische Institut der Universität zu Köln ist maßgeblich als Entwickler der supraleitenden Mischer, der Beobachtungssoftware und der Planung, Durchführung und Auswertung der astronomischen Beobachtungen beteiligt.

Die Hard- und Software Entwicklung und der Betrieb des upGREAT Empfängers am I. Physikalischen Institut wird von der Deutschen Luft- und Raumfahrt, DLR, Förderkennziffer 50-OK-1103, finanziert, sowie durch Ressourcen des Sonderforschungsbereichs SFB956 unterstützt.

SOFIA ist ein bilaterales US-Amerikanisch-Deutsches Projekt, welches von der NASA und DLR geführt wird. Das upGREAT Konsortium besteht aus den Instituten Max-Planck-Institut für Radioastronomie Bonn (Projektleitung), dem Kölner Observatorium für Submm Astronomie (KOSMA) am I. Physikalischen Institut und dem DLR Institut für Planetenforschung Berlin.

Weiterführende Links:
DLR Nachrichten: Down Under: Fliegende Sternwarte SOFIA mit drei Instrumenten in Neuseeland
NASA News: SOFIA Heads to New Zealand to Study Southern Skies (in englischer Sprache)
Latest updates: @SOFIAtelescope Twitter Account (in englischer Sprache)
SOFIA Science Center (in englischer Sprache)
Deutsches SOFIA Institut
Terahertz Detector Development at the I. Physikalisches Institut (in englischer Sprache)

(ppü 2016-06-13)


Stratospheric Terahertz Observatory is ready to launch from Antarctica

STO Team August 2011 at the CSBF in Palestine, Texas

The Stratospheric Terahertz Observatory (STO) underwent the NASA flight readyness review process at the Columbia Scientific Balloon Facility in Palestine, Texas. With this milestone three years of work have been concluded and the first science launch is targeted for December 2011 near the McMurdo Station in Antarctica. During the critical integration phase in the last few months Dipl.-Phys. Michael Brasse and Dr. Patrick Pütz joined the team of PI Chris Walker (University of Arizona, USA) for receiver integration and system testing.

STO is a balloon-borne observatory with a 0.8 m diameter primary and employs a heterodyne THz array receiver using superconducting mixer focal plane units. Four pixels each will be used for high-resolution spectroscopy of the 1.46 THz N+ and 1.90 THz C+ fine structure transitions. The 1. Physikalisches Institut contributes the 1.90 THz superconducting hot electron bolometer mixers, receiver optics and knowhow for THz receiver integration and testing.

More information can be found here and here (external link).

(PPÜ 2011-09-26)


Neuer Sonderforschungsbereich SFB 956

galaxyDie DFG bewilligt den Sonderforschungsbereich 956 „Bedingungen und Auswirkungen der Sternentstehung – Astrophysik, Instrumentierung und Labor“. Sprecher des Projekts und Antragsteller ist Professor Jürgen Stutzki vom I. Physikalischen Institut.

Prof. StutzkiDer SFB wird in den nächsten vier Jahren mit rund 9 Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden. Ziel des SFB ist es, die komplexen, bislang nur wenig verstandenen physikalischen und chemischen Bedingungen aufzuklären, durch die sich die interstellare Materie zu dichten Wolken zusammenballt und am Ende neue Sterne entstehen. Das Forschungsprogramm reicht dabei von der Entwicklung der Sternentstehung über die Geschichte des Universums bis zur Mikrophysik der Reaktionsprozesse und beinhaltet astronomische Beobachtungen, deren astrophysikalische Interpretation, die Entwicklung neuer astronomischer Instrumente und die Untersuchung der mikrophysikalischen Prozesse im Labor. Dabei soll gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in der Schweiz und den USA die spektrale Signatur dieser Phänomene nun im Submillimeter- und infraroten Bereich untersucht werden. Beteiligt an dem Projekt sind außer der Universität zu Köln auch die Universität Bonn, das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich und die University of Michigan, USA.

Pressemitteilung der Universität zu Köln.

(fsc 2010-11-18)

Members of the institute succeeded in the open race for Herschel observing time

Several proposal had been submitted for observations with Herschel related to the first of two calls for open time projects. The Herschel Observing Time Allocation Committee (HOTAC) sent out its decisions November 4 and 5. Members of the institute are are principal investigators in three of the successful proposals and are involved in several more.

Dr. Volker Ossenkopf leads a project to search for sources of hot oxydaniumyl, H2O+. This cation has turned out to be rather abundant in Galactic, see the news from 2010-07-16 and the entry on the molecules in space page of the CDMS, but appeared thus far only in absorption, whereas it has been seen also in emission in higher excited transitions in some Extragalactic sources. Hot H2O+ may be produced by radiative pumping, but also by the evaporation of water ice from dust grains and its subsequent ionization. The project searches for this hot oxidaniumyl in two Galactic sources, DR21 and MonR2, where some hints for its possible existence exist.

Philipp Carlhoff's project is concerned with searches for C+ in the giant molecular complex W43, that is located in the Galactic plane. It aims to map the cloud's filamentary structure in high spectral resolution with HIFI. By that the origins of star formation in the framework of the "converging flows" model will be studied. This model explains the formation of filaments and dense cores by colliding flows of molecular gas.

Dr. Markus Röllig will investigate high-mass star formation in the prominent star forming region DR21 by looking into the influences of shocks, outflows and intense UV radiation on the surrounding material. These observations will help to illuminate the condition of the molecular clouds from which massive stars form and to understand the complexinteraction between newborn stars and the interstellar medium.

(hspm 2010-11-05)

Herschel/HIFI-Sonderausgabe in Astronomy and Astrophysics

C3 @ W31CEine Sonderausgabe des Journals Astronomy and Astrophysics zu frühen Ergebnissen von Beobachtungen mit dem hochauflösenden HIFI-Instrument des Herschel-Satelliten ist heute erschienen. Mitarbeiter des I. Physikalischen Instituts haben zu 45 der 50 + 2 Kurzmitteilungen beigetragen.

Von den zahlreichen interessanten Publikationen sind von besonderer Bedeutung z.B. die Untersuchung der Anregungsbedingungen von Propadiendiyliden: B. Mookerjea, T. Giesen, J. Stutzki, J. Cernicharo, et al., Excitation and Abundance of C3 in Star-Forming Cores, Herschel/HIFI Observations of the Sight-Lines to W31C and W49N, Astron. Astrophys. 521 (2010) Art. No. L13; und die Entdeckung eines neuen Moleküls: D. C. Lis, J. C. Pearson, D. A. Neufeld, P. Schilke, et al., Herschel/HIFI Discovery of Interstellar Chloronium (H2Cl+), Astron. Astrophys. 521 (2010) Art. No. L9. Das Kation wurde in Absorption in Richtung von NGC 6334I und Sagittarius B2(S) gesehen und ist im Vergleich zu Modellrechnungen sehr häufig. Diese Mitteilung wurde auch als Highlighted Paper ausgezeichnet. Andere, besonders erwähnenswerte Artikel beschäftigen sich etwa mit dem ortho/para-Verhältnis von H2O+ bzw. H2O in diffusen Molekülwolken oder mit der Verteilung von leichten Hydridmolekülen.

Bild: (c) ESA and the HIFI consortium

(hspm 2010-10-01)

Herschel-Sonderausgabe in A&A und Entdeckung eines neuen Moleküls im All

Herschel A1Eine Sonderausgabe des Journals Astronomy and Astrophysics zu ersten Ergebnissen von Beobachtungen mit dem Herschel-Satelliten ist heute erschienen. Mitarbeiter des I. Physikalischen Instituts haben zu über 20 der mehr als 150 Kurzmitteilungen beigetragen. Eine weitere Sonderausgabe ist im Entstehen. Diese wird speziell Ergebnisse beinhalten, die mit dem hochauflösenden HIFI-Instrument erhalten wurden.

DR21 OTF Von besonderem Interesse ist die Entdeckung eines neuen Moleküls: V. Ossenkopf, H. S. P. Müller, D. C. Lis, P.Schilke, et al., Detection of interstellar oxidaniumyl: Abundant H2O+ towards the star-forming regions DR21, Sgr B2, and NGC6334, Astron. Astrophys. 518 (2010) Art. No. L111. Diese Molekül ist sehr häufig in diffusen Molekülwolken und stellt dort einen wichtigen Schritt bei der Bildung von Oxidan, H2O, dar, welches besser bekannt ist als Wasser.

Siehe auch die Pressemitteilung des Journals.

Bilder: (c) ESA and the HIFI consortium

(hspm 2010-07-16)

Algorithmen zur Bestimmung von Wolkenparametern aus Linienbeobachtungen

Planung und Durchführung numerischer Experimente zur Bestimmung des optimalen Algorithmus für die Anpassung beobachteter Linienprofile und Intensitätsverteilungen durch multidimensionale Modellwolken.

(Betreuer: V. Ossenkopf)