Max-Planck-Institut für Astrophysik

Max-Planck-Institut für Astrophysik

Die Arbeit der Wissenschaftler am Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching ist überwiegend theoretisch ausgerichtet. Einen besonderen Schwerpunkt stellt dabei die numerische Simulation von astrophysikalischen Systemen auf Hoch- und Höchstleistungsrechnern dar. Neben der Forschung zur Sternentwicklung und zu hydrodynamischen Phänomenen – etwa Sternkollisionen, Supernova-Explosionen oder Materiescheiben um schwarze Löcher – spielt die Strukturbildung im Universum eine zentrale Rolle. Am Computer stellen Astrophysiker nach, wie sich aus der anfänglichen kosmischen „Urmaterie“ die Galaxien und Sterne entwickelt haben, wie aus nichts alles wurde. Außerdem entwickeln die Forscher Algorithmen zur Auswertung der riesigen Datenmengen, die bei immer größeren Simulationen oder Satellitenmissionen anfallen.

Kontakt

Karl-Schwarzschild-Str. 1
85748 Garching
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Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):

IMPRS for Astrophysics

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

<p>Relikt des Urknalls</p>

Astrophysiker berechnen das ursprüngliche Magnetfeld in unserer kosmischen Nachbarschaft

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Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronensternen gemessen

Das kosmische Ereignis wurde außerdem im sichtbaren Licht beobachtet und liefert zudem eine Erklärung für die Gammablitze

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Neutrinos als Ursache von Supernovae

Radioaktive Elemente im Gasnebel Cassiopeia A geben Einblicke in die Explosion massereicher Sterne

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<p>Shaw-Preis für Simon D. M. White</p>

Max-Planck-Direktor erhält Auszeichnung für numerische Simulationen der Strukturbildung im frühen Universum

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Furioses Finale

Supernovae künden von kosmischen Katastrophen. Wenn ein massereicher Stern am Ende seines Lebens in die Energiekrise schlittert oder eine bereits gestorbene Sonne mit Materie überfüttert wird, endet das in einer Explosion unvorstellbaren Ausmaßes. Hans-Thomas Janka vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garchingsimuliert Supernovae im Computer.

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Supernovae künden von kosmischen Katastrophen. Wenn ein massereicher Stern am Ende seines Lebens in die Energiekrise schlittert oder eine bereits gestorbene Sonne mit Materie überfüttert wird, endet das in einer Explosion unvorstellbaren Ausmaßes. Was geschieht dabei im Einzelnen? Hans-Thomas Janka vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching will es genau wissen. Er simuliert Supernovae im Computer und bringt sie in der virtuellen Welt zum Bersten – mittlerweile sogar in drei Dimensionen.

Gravitationswellen gehören zu den spektakulären Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie von 1915. Aber erst ein halbes Jahrhundert später versuchte der Physiker Joseph Weber sie aufzuspüren. Anfang der 1970er-Jahre stiegen auch Max-Planck-Wissenschaftler in dieses Forschungsfeld ein und entwickelten Detektoren der zweiten Generation. Dank der Vorarbeiten dieser Pioniere blieben die Wellen in der Raumzeit keine Hirngespinste: Im September 2015 gingen sie endlich in die Falle.

Sie gehören zu den exotischsten Objekten im All: Neutronensterne. Unvorstellbar dicht und nur 20 Kilometer groß, rotieren sie rasend schnell um ihre Achsen, wobei sie Strahlungskegel in den Raum senden. Manche dieser kosmischen Leuchttürme haben besonders starke Magnetfelder. Michael Gabler vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching studiert diese Magnetare – und lernt so einiges über deren Beschaffenheit

Albert Einstein hatte sie vorhergesagt, moderne Großteleskope haben sie entdeckt: Gravitationslinsen. Forscher simulieren sie heute am Computer.

Schwarze Löcher galten lange Zeit als kosmische Kuriositäten. In den Zentren von Galaxien aber spielen sie eine wichtige Rolle.

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Kosmische Linsen bestätigen die schnelle Expansion des Universums

2018 Suyu, Sherry; Hilbert, Stefan; Yildirim, Akin

Astronomie Astrophysik

Unter Zuhilfenahme von Galaxien als riesige Gravitationslinsen führte eine internationale Gruppe von Astronomen, darunter Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik, eine unabhängige Messung durch, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Die neu gemessene Expansionsrate für das lokale Universum steht dabei im Einklang mit früheren Messungen. Erstaunlicherweise stimmen diese jedoch nicht mit Messungen aus dem frühen Universum überein. Dies deutet auf ein grundsätzliches Problem bei unserem Verständnis des Kosmos hin.

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Gravitationswellen und Licht: Verschmelzende Neutronensterne erzeugen Gold und Platin

2018 Anders Jerkstrand, Hans-Thomas Janka

Astronomie Astrophysik

Am 17. August 2017 wurden erstmals zwei verschmelzende Neutronensterne durch ihr Gravitationswellensignal beobachtet. Nachfolgende Beobachtungen zeigten eine optische Emission, hervorgerufen durch den radioaktiven Zerfall von r-Prozess-Elementen. Die Modellierung der Lichtkurve und des Spektrums dieser sogenannten Kilonova belegen, dass diese Art von Sternkollisionen der kosmische Ursprung von schweren Elementen wie Gold und Platin sein kann.

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Die Vorhersage des Sunyaev-Zeldovich-Signals aus kosmologischen, hydrodynamischen Simulationen

2017 Dolag, Klaus; Komatsu, Eiichiro; Sunyaev, Rashid

Astronomie Astrophysik

Mit neuen, umfassenden kosmologischen Simulationen konnten Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik zeigen, dass das erwartete Signal des Sunyaev-Zeldovich (SZ) Effektes von Galaxienhaufen auf den kosmischen Mikrowellen-Hintergrund erstaunlich gut mit Beobachtungen des Planck-Satelliten übereinstimmt. Allerdings kann nur ein kleiner Bruchteil dieses vorhergesagten Signals derzeit beobachtet werden. Die Wissenschaftler entwickelten ein einfaches analytisches Modell um die SZ-Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion zu verstehen.

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Die Kugelsternhaufen-Simulation DRAGON: eine Million Sterne, Schwarze Löcher und Gravitationswellen

2017 Naab, Thorsten; Spurzem, Reiner; Wang, Long für die DRAGON collaboration

Astronomie Astrophysik

Ein Team von Experten aus Europa und China hat die ersten Kugelsternhaufen-Simulationen mit einer Million Sternen auf dem High-Performance GPU-Cluster der Max Planck Computing and Data Facility durchgeführt. Diese – bis jetzt – größten und realistischsten Simulationen reproduzieren die beobachteten Eigenschaften von Kugelsternhaufen in bisher unerreichter Genauigkeit und erlauben einen Blick in die dunkle Welt der Schwarzen Löcher. Sie prognostizieren zentrale Ansammlungen von einzelnen und binären Schwarzen Löchern.

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Computersimulationen zeigen erfolgreiche Sternexplosionen in drei Dimensionen

2016 Melson, Tobias; Janka, Hans-Thomas

Astronomie Astrophysik

Neueste Computersimulationen in drei Dimensionen nähern sich einer Antwort auf die jahrzehntealte Frage wie massereiche Sterne als Supernovae explodieren. Bereits Mitte der 1960er Jahre wurde vorgeschlagen, dass Neutrinos dabei eine zentrale Rolle spielen, weil der neu entstehende Neutronenstern im Zentrum eines sterbenden Sterns diese in riesiger Zahl abstrahlt. Doch erst jetzt, mit den stärksten verfügbaren Supercomputern, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass dieser neutrinogetriebene Explosionsmechanismus tatsächlich funktioniert.

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