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Universität zu Köln
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Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Fachgruppe Physik

I. Physikalisches Institut

SOFIA fliegt nach Süden

Deutsch-amerikanisches Flugzeug-Observatorium wird jenseits des Äquators in Neuseeland eingesetzt

SOFIA, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der NASA gemeinsam betriebene "Stratosphären - Observatorium für Infrarot- Astronomie", fliegt erstmals in der südlichen Hemisphäre: Ziel der dreiwöchigen Stationierung am Flughafen Christchurch in Neuseeland ist die Untersuchung von Himmelskörpern, die nahezu ausschließlich von Flugrouten südlich des Äquators zu beobachten sind. Beim ersten der insgesamt neun geplanten Wissenschaftsflüge nahmen die deutschen und amerikanischen Forscher während des zehnstündigen Fluges in der Nacht vom 17. auf den 18. Juli 2013 (Ortszeit) zwei Nachbargalaxien der Milchstraße, die Magellanschen Wolken, sowie die um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis rotierende Gasscheibe ins Visier. Bei diesen Flügen kommt der deutsche GREAT-Empfänger zum Einsatz, der von einem Konsortium deutscher Forschungsinstitute unter der Leitung von Rolf Güsten vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie entwickelt und betrieben wird.

Presseinformation des Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Press Release Max Planck Institute for Radio Astronomy
GREAT - the SOFIA high-frequency heterodyne instrument
Presseinformation der Universität zu Köln
DLR Nachrichten: SOFIA erkundet den Südhimmel über Neuseeland
Deutsches SOFIA Institut (DSI): SOFIA erkundet den Südhimmel über Neuseeland
Informationsdienst Wissenschaft (idw): SOFIA fliegt nach Süden
Spiegel online Wissenschaft: Fliegendes Teleskop "SOFIA" erkundet den Südhimmel
Universities Space Research Association (USRA): NASA's SOFIA Investigates the Southern Sky from New Zealand
NASA News; Dryden News Release 13-19: SOFIA Investigates Southern Sky From New Zealand

(fsc 2013-07-18)

SOFIA ist unterwegs nach Neuseeland. Next stop Christchurch, New Zealand.

SOFIA will travel to Christchurch, New Zealand, from July 12 to Aug. 2, 2013, for three weeks of observations of the southern sky. The scientific targets for the southern deployment of SOFIA include the center of our Milky Way Galaxy, young stars, star forming regions, and supernova remnants in the southern Milky Way, the Milky Way's two satellite galaxies known as the Magellanic Clouds, and several nearby galaxies.

 

 

Universities Space Research Association (USRA) Press Kit
TVNZ, NASA observatory lands in Christchurch
Flickr  gallery from SOFIA in New Zealand
Radio New Zealand

LiveTracker of SOFIA, SOFIA Cycle 1 OC1-C; Flight 1
LiveTracker, SOFIA Cycle 1 OC1-C; Flight 2
LiveTracker, SOFIA Cycle 1 OC1-C; Flight 3

(fsc 2013-07-13)

Ein neues doppelt deuteriertes Molekül im All gefunden

Deuterierte Moleküle sind bekannt als wichtige Indikatoren für frühe Stadien der Sternentstehung. Auch wenn das atomare Verhältnis von  D zu H im All lediglich etwa 1.5 × 10−4 ist, wurden bislang einige doppelt deuterierte und sogar zwei dreifach deuterierte Moleküle (CD3OH, ND3) gefunden, wozu eine enorme Deuteriumanreicherung notwendig ist. Bislang ist es entweder nicht sicher, ob diese Moleküle in der Gasphase gebildet werden oder auf Staubteilchen, oder ihre Bildung auf Staubteilchen gilt als gesichert. Im Gegensatz dazu wird vermutet, dass c-C3H2 und seine deuterierten Isotopologe ausschließlich durch Gasphasenreaktionen gebildet werden.

Nach dem Abschluss laborspektroskopischer Untersuchungen, haben wir, eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern, unter ihnen Mitglieder des Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, der Universität zu Köln und des Center for Astrophysics in Cambridge, MA, c-C3D2 mit Hilfe des IRAM 30m Radioteleskops entdeckt in Richtung der sehr kalten (~10 K) sternlosen Molekülwolken TMC-1C und L1544, beide im Sternbild Stier. Drei Rotationübergänge wurden im 3mm-Bereich mit sehr gutem Signal-zu-Rausch-Verhältnis gemessen. Die Häufigkeit des doppelt deuterierten Zyklopropenyliden im Verhältnis zur Normalspezies ist etwa 0.6 % in TMC-1C und etwa 1.5 % in L1544.

Die Wechselwirkung zwischen Gasphasenreaktionen und solchen an Staubteilchen bei der Deuterierung interstellarer Moleküle ist bislang nicht klar. Zum Teil ist dies darauf zurückzuführen, dass es nur wenige Indikatormoleküle gibt, um Modellvorstellungen zu testen. c-C3D2 ist hierfür besonders geeignet, denn seine Bildungsreaktionen stellen wichtige Randbedingungen für die Gasphasendeuterierung dar und legen nahe, dass c-C3D2 als chemische Uhr benutzt werden kann.

Wissenschaftlicher Artikel: S. Spezzano et al., Astrophys. J. 769 (2013) Art. No. L19.


A new doubly deuterated molecule found in space

Deuterated molecules are known as important probes for the early stages of star formation. Even though the atomic D/H ratio in space is only about 1.5 × 10−4, some doubly and even two triply deuterated molecules (CD3OH, ND3) have been found thus far, requiring an enormous deuterium enrichment. Thus far, it was either uncertain if the molecules would be formed in the gas phase or on grain particles, or their formation on grain surfaces was viewed as secure. In contrast, c-C3H2 and its deuterated isotopologues are believed to form solely by gas phase reactions.

After having performed laboratory spectroscopic investigations quite recently, we, an international group of scientists, including members from the Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, from the Universität zu Köln, and from the Center for Astrophysics in Cambridge, MA, have detected c-C3D2 toward the very cold (~10 K) starless cores TMC-1C and L1544, both in the constellation of Taurus, using the IRAM 30m radio telescope. Three rotational transitions in the 3 mm range have been observed in both sources with high signal to noise ratio. The abundance of doubly deuterated cyclopropenylidene with respect to the normal species is about 0.6 % in TMC-1C and about 1.5 % in L1544.

The interplay between gas phase and grain surface reactions in the deuteration of interstellar molecules is not clear thus far, partially because there are not many probes available for testing the models: c-C3D2 is an ideal molecule for this purpose. Its formation mechanism puts important constraints on gas-phase deuteration models, and suggests the possibility of using c-C3D2 as a chemical clock.

Scientific article: S. Spezzano et al., Astrophys. J. 769 (2013) Art. No. L19.
(SSp, HSPM 2013-05-16)

Sonnenschutz für den Großen Hund

Eine internationale Gruppe von Astronomen, unter ihnen Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, von der Universität zu Köln und vom Center for Astrophysics in Cambridge, MA, haben zwei Titanoxide, TiO und TiO2, bei Radiowellenlängen mit Hilfe von Radiointerferometern in den USA und Frankreich entdeckt.

Markante atmosphärische Absorptionslinien von TiO wurden in optischen Spektren von M- und S-Sternen bereits vor mehr als 100 Jahren entdeckt und dienen zur Klassifizierung dieser Sterne. TiO2 wurde zum ersten Mal im All entdeckt. Hier auf Erden ist es der Hauptbestandteil des wichtigen Pigments Titanweiß, kommt auch in Sonnencremes vor und wird als Lebensmittelfarbstoff (E171) benutzt.

Die Spekrallinien von TiO und TiO2 wurden als Emissionslinien in Richtung des M-Riesensterns VY Canis Majoris im Sternbild Großer Hund gesehen. Es handelt sich um einen veränderlichen Stern des Mira-Typs, einer späten Phase der Sternentwicklung. Dieser Stern wird als Supernova explodieren. Wissenschaftler vermuten, dass die Pulsation der Mira-Sterne durch chemische und physikalische Prozesse hervor gerufen werden, bei denen TiO eine große Rolle spielt. Dass die Moleküle in Emission gesehen wurden, deutet darauf hin, dass beide in der kühlen zirkumstellaren Hülle des Sterns vorkommen, wo diese Moleküle eigentlich auf Staubkörnern kondensiert sein sollten. Anscheinend verbleiben genügend große Anteile beider Moleküle in der Gasphase, so dass sie bei Radiowellenlängen entdeckt werden konnten.

Beobachtungen von TiO und TiO2 könnten daher wichtige Hinweise auf die Entstehung von Staubpartikeln im All geben; dieser Prozess ist zur Zeit weit davon entfernt verstanden zu sein. Interstellarer Staub macht zwar ein bis allenfalls wenige Prozent der Materie im All aus, ist aber sehr wichtig für die Bildung vieler Moleküle, unter ihnen H2 und komplexere organische Moleküle. Die katalytischen Eigenschaften von festem TiO2 sind vermutlich wichtig in der Astrochemie.

Pressemitteilung des MPIfR.

Wissenschaftlicher Artikel: T. Kaminski et al., Astron. Astrophys. 551 (2013) Art.-Nr. A113.
Der Artikel wurde als Highlight der Woche bei Astron. Astrophys. heraus gestellt.
Beschreibung der Entdeckung auf der Internetseite Molecules in Space der CDMS.
Siehe auch die Mitteilung auf der Seite Scientific Highlights der Laborspektroskopiegruppe.
idw-Informationsdienst Wissenschaft


Sun block for the Greater Dog

An international team of astronomers, including researchers from the Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, from the Universität zu Köln, and from the Center for Astrophysics in Cambridge, MA, discovered two titanium oxides, TiO and TiO2, at radio wavelengths using telescope arrays in the USA and in France.

Optical spectra of M- and S-stars show prominent atmospheric absorption lines of TiO, which have been known for more than 100 years and which are used to classify these stars. TiO2 had not been observed in space before. Here on Earth, it is the main ingredient of the important white pigment "titanium white", is contained in sun block, and is used for food coloring (E171).

The spectral lines of TiO and TiO2 were seen in emission toward the giant M-star VY Canis Majoris in the constellation "Greater Dog". It is a late-type variable star of the Mira type; its fate is to explode as a supernova. The pulsation of Mira stars is thought to be caused by chemical and physical processes in the stallar atmosphere which involve TiO. It is interesting to note that the lines are seen in emission as this observation indicates that both molecules are present also in the cool circumstellar envelope (CSE) of the star where TiO and TiO2 were thought to be condensed onto dust grains. Apparently, enough of either molecule remains in the gas phase that they could be detected at radio wavelengths.

Observations of TiO and TiO2 may thus provide important clues on the dust formation process in space, which still is far from being well understood. Interstellar dust, though a minor constituent, is very important for the formation of many molecules in space, among the H2 and complex organic molecules. The catalytic properties of bulk TiO2 are likely important in astrochemistry.

Press release by the MPIfR.

Scientific article: T. Kaminski et al., Astron. Astrophys. 551 (2013) Art. No. A113.
The article was marked as Highlight of the week by Astron. Astrophys.
Documentation of the discovery on the web page Molecules in Space of the CDMS.
See also the report on the Scientific Highlights page of the laboratory spectroscopy group.
(HSPM, SBr 2013-03-13)

Gibt es Leben auf dem Mars?

Dieser Frage geht Guido Sonnabend am Montag, 22.10.2012, 20h, im Bonner Pantheon Theater als Teilnehmer des "3. Bonner Science Slams" nach. Fanclub Unterstützung ist gern gesehen. Weitere Informationen finden sich hier.

SOFIA/GREAT-Sonderausgabe in Astronomy and Astrophysics

Eine Sonderausgabe des Journals Astronomy and Astrophysics zu frühen Ergebnissen von Beobachtungen mit dem hochauflösenden GREAT-Instrument des SOFIA-Flugzeugs ist erschienen. Der German REceiver for Astronomy at Terahertz frequencies wurde maßgeblich am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und am I. Physikalischen Institut der Universität zu Köln entwickelt. In 22 Kurzmitteilungen wird über neue Moleküle und Sternentstehung in der Milchstraße berichtet.

Weitere Informationen gibt es in einer Pressemitteilung der Universität zu Köln.
Information in English is available in a Press release of the Universität zu Köln.
Furthermore, there is a related Press release of the Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn.

Grünes Licht für CCAT

Deutsche Finanzierung für CCAT ist nun gesichert. Universitäten Bonn und Köln entwickeln Teleskopspiegel.

Staub- und Gaswolken sind die „Zutaten“, aus denen Sterne entstehen. Nordamerikanische Forscher wollen unter Beteiligung der Universitäten Köln und Bonn mit einem neuartigen Teleskop diese Sternentstehungsgebiete in bisher unerreichter Empfindlichkeit kartieren und durch Beobachtung entfernter Galaxien in die Frühphase des Universums vordringen. Die Finanzierungszusage für die deutsche Beteiligung liegt nun vor. Voraussichtlich im Jahr 2017 soll das Cerro Chajnantor Atacama Telescope (CCAT) in Chile die Arbeit aufnehmen. Es ist dann das höchst gelegene Teleskop der Erde. 

Weitere Presseinformationen der Uni-Köln.
(FRS 2011-11-26)

Venus Weather Not Boring After All, NASA/International Study Shows

THIS team and NASA GSFC collaborators reveal interesting details about the Venus mesosphere. "The mesosphere and thermosphere of Venus are dynamically active," said lead author Dr. Guido Sonnabend of the University of Cologne, Germany. "Wind patterns resulting from solar heating and east to west zonal winds compete, possibly resulting in altered local temperatures and their variability over time." The teams measured temperature and wind speeds in Venus' upper atmosphere by observing an infrared glow emitted by carbon dioxide (CO2) molecules when they were energized by light from the sun. The width of the line revealed the temperature, while shifts in its frequency gave the wind speed.

The researchers compared observations from 1990 and 1991 using Goddard's Infrared Heterodyne Spectrometer instrument at NASA's Infrared Telescope Facility on Mauna Kea, Hawaii, to observations from 2009 using the Cologne Tunable Heterodyne Infrared Spectrometer instrument at the National Optical Astronomy Observatory's McMath Telescope at Kitt Peak, Ariz.

Full NASA press release can be found here.