Quelle: Ruhr-Universität Bochum 12. Dezember 2022.

12. Dezember 2022 – Federführend beteiligt an beiden Projekten ist Dr. Christopher Kyba von der Arbeitsgruppe Interdisziplinäre Geoinformationswissenschaften der Ruhr-Universität Bochum.

Alle können mitzählen
„Ziel des Projekts ‚Nachtlichter‘ ist es, das Verhältnis von nächtlichen Lichtquellen und Satellitendaten besser zu verstehen und sich ein genaues Bild des Energieverbrauchs durch nächtliche Beleuchtung zu machen“, erklärt Christopher Kyba. Im Jahr 2021 wurde eine App zum Zählen von Lichtquellen entwickelt und von Bürgerwissenschaftlern genutzt, um fast eine Viertelmillion Lichter auf 22 Quadratkilometern zu klassifizieren. Im Rahmen des neuen Projekts werden völlig neue Methoden und Funktionen für die App entwickelt, um zu untersuchen, wie Veränderungen der Beleuchtung mit Veränderungen der Anzahl der Menschen auf der Straße zusammenhängen. Alle Interessierten in ganz Deutschland sind eingeladen, sich an der Konzeption des Forschungsprojekts und im Herbst 2023 an der Zählung der Lichtquellen zu beteiligen. Weitere Informationen über die App und das Projekt ist zu finden auf der Projektwebseite: https://nachtlicht-buehne.de.

Kooperationspartner
Das Projekt wird durchgeführt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, der Ruhr-Universität Bochum und dem Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2023 – Unser Universum, einer Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gemeinsam mit Wissenschaft im Dialog (WiD).

Konzept für einen Satelliten
Das Projekt Night Watch dient der Konzeption eines europäischen Satelliten, der eines Tages die nächtliche Beleuchtung weltweit beobachten könnte. Forschende aus aller Welt tragen in dem einjährigen Projekt ihre Bedarfe für solche Satellitendaten zusammen. Anhand von Luftbildern und Simulationen wollen die Beteiligten außerdem simulieren, wie Satellitenbilder unter verschiedenen Bedingungen aussehen würden. „In Europa haben wir zurzeit keine ausreichende Datenquelle für nächtliche Beleuchtung“, erklärt Christopher Kyba. „Die Daten aktueller Nachtlichtsatelliten sind problematisch, weil zum Beispiel blaues Licht nicht aufgenommen wird oder die Satelliten während der normalen Schlafenszeit ihre Bilder aufnehmen.“ Die Forschenden wollen mehr über nächtliche Beleuchtung wissen, da sie nicht nur ein Indiz für menschliche Aktivitäten ist, sondern auch eine bedeutende Art der globalen Umweltveränderung ist. „Eine verbesserte Übersicht wäre deswegen sehr nützlich“, so Kyba.

Kooperationspartner
An dem Projekt unter der Koordination von Christopher Kyba sind fünf internationale Partner beteiligt: das Cégep de Sherbrooke, das Deutsche Geoforschungszentrum, das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, die Stiftung „Stars4all“ und die Universität Twente. Das Projekt wird gefördert von der European Space Agency.

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• Lichtverschmutzung

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 22. November 2022.

22. November 2022 – Im Kern fast jeder Galaxie befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch. Aber nicht alle dieser supermassereichen Schwarzen Löcher sind gleich: Es gibt viele verschiedene Typen. Quasare (oder auch quasi-stellare Objekte) sind eine der hellsten und aktivsten Spielarten von Galaxienzentren, die supermassereiche schwarze Löcher beherbergen.

Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern, darunter auch Astronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn, präsentiert neue Beobachtungen des ersten jemals identifizierten Quasars. Dieser Quasar mit dem Namen 3C 273 befindet sich in einer Entfernung von ca. 1,9 Milliarden Lichtjahren in Richtung des Sternbilds Virgo. Die neuen hochauflösenden Radiobilder verfolgen den Jet bis hinunter zu der Region, wo sich der Jet bildet. Sie zeigen, wie die Breite des Jets mit zunehmender Entfernung vom zentralen Schwarzen Loch selbst variiert.

Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal“ veröffentlicht.

Aktive supermassereiche schwarze Löcher stoßen schmale, unglaublich energiereiche Plasmastrahlen aus, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit entweichen. Thomas Krichbaum, Astronom am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) und einer der Hauptautoren der Arbeit, sagt: „Radiojets in Quasaren werden schon seit langem untersucht, aber die Details der Jetbildung sind immer noch nicht gut verstanden und ein aktuelles Thema der laufenden Forschung. Eine ungelöste Frage ist, wie und wo genau die Jets zu einem engen Strahl gebündelt werden, so dass sie sich bis weit über die Grenzen ihrer Wirtsgalaxie ausbreiten können. Die Astronomen wissen jetzt, dass Jets sogar die Entwicklung von Galaxien beeinflussen können. Die neuen Radiobeobachtungen dringen bis zu 0,5 Lichtjahre tief in das Herz von 3C 273 vor, in die Region nahe dem Schwarzen Loch, in der der Jet-Plasmastrom zu einem schmalen Strahl kollimiert wird.“

Die neue Studie, die heute in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal“ veröffentlicht wurde, umfasst Beobachtungen des Jets von 3C 273 mit der bisher höchsten Winkelauflösung. Diese bahnbrechende Arbeit wurde durch den Einsatz eng miteinander koordinierter Radioteleskopen rund um den Globus ermöglicht, einer Kombination aus dem „Global Millimeter VLBI Array“ (GMVA) und dem „Atacama Large Millimeter/submillimeter Array“ (ALMA) in Chile. Darüber hinaus wurden ebenfalls koordinierte Beobachtungen mit dem „High Sensitivity Array“ (HSA) durchgeführt, um die Untersuchung von 3C 273 auf einen größeren Maßstab auszudehnen und die Expansion und Form des Jets auch bei größeren Entfernungen vom Quasarkern zu bestimmen. Die diesem Forschungsprojekt zu Grunde liegenden Messdaten wurden im Frühjahr 2017 aufgezeichnet, etwa zur gleichen Zeit wie die Beobachtungen des Event Horizon Telescope (EHT), die die ersten Bilder eines Schwarzen Lochs im Zentrum von M87 enthüllten, einer Radiogalaxie, die etwa 20 Mal näher ist als 3C 273.

Das MPIfR ist federführendes Institut für den Betrieb des GMVA. Die Daten werden im Korrelatorzentrum des Instituts verarbeitet, und die Beobachtungen werden vom Institut aus koordiniert.

„3C 273 wird seit Jahrzehnten als ideales, nahe gelegenes Labor für die Untersuchung von Quasar-Jets betrachtet“, sagt Hiroki Okino, Hauptautor dieser Arbeit und Doktorand an der Universität von Tokio und dem „National Astronomical Observatory of Japan“. „Doch obwohl der Quasar relativ nah ist, hatten wir bis vor kurzem kein Beobachtungsinstrument, das Bilder erzeugen konnte, die scharf genug waren, um zu sehen, wie sich dieser schmale und starke Plasmastrom bildet.“

Das Bild des Jets von 3C 273 ermöglicht den Wissenschaftlern einen allerersten Blick in den innersten Teil des Jets in einem Quasar, dort wo die Kollimation oder Bündelung des Plasmastrahls stattfindet. Das Team fand außerdem heraus, dass sich der Öffnungswinkel des Plasmastroms, der vom Schwarzen Loch wegfließt, langsam verengt. Dieser sich verengende Teil des Strahls setzt sich unglaublich weit fort, weit über den Bereich hinaus, in dem die Schwerkraft des Schwarzen Lochs dominiert.

„Es ist erstaunlich zu sehen, wie sich die Form des mächtigen Plasmastroms in einem extrem aktiven Quasar langsam und über eine große Entfernung ändert. Dies wurde auch in der Nähe von viel schwächeren und weniger aktiven supermassereichen Schwarzen Löchern beobachtet“, sagt Kazunori Akiyama, Forscher am MIT-Haystack-Observatorium und Leiter des Forschungsprojekts. „Die Ergebnisse werfen eine neue Frage auf: Wie kommt es, dass die Jet-Kollimation in derart unterschiedlichen Systemen Schwarzer Löcher so gleichmäßig verläuft?“

Die neuen, extrem scharfen Bilder des Jets 3C 273 wurden durch die Einbeziehung des ALMA-Interferometers ermöglicht, das bei diesen Messungen wie ein einziges großes Radioteleskop funktioniert. Das GMVA und ALMA wurden über Kontinente hinweg mit einer Technik namens „Very Long Baseline Interferometry“ (VLBI) verbunden, um sehr detaillierte Informationen auch von weit entfernten astronomischen Quellen zu erhalten. Die bemerkenswerte VLBI-Fähigkeit von ALMA wurde durch das „ALMA Phasing Project“ (APP) Team ermöglicht. Das internationale APP-Team unter der Leitung des MIT-Haystack-Observatoriums und des MPIfR entwickelte die Hard- und Software, um ALMA, ein Array von 66 Teleskopen, in die empfindlichste astronomische Interferometriestation der Welt zu verwandeln. Die Einbeziehung von ALMA in das Beobachtungsnetzwerk erhöht die Auflösung und Empfindlichkeit des VLBI-Arrays erheblich. Diese Fähigkeit war nicht nur für das GMVA von grundlegender Bedeutung, sondern auch für die Kartierung von Schwarzen Löchern mit dem Event Horizon Telescope.

Anton Zensus, Direktor am MPIfR und Mitautor der vorliegenden Arbeit, fasst zusammen: „Der Beitritt von ALMA zu den globalen VLBI-Netzwerken markiert einen Wendepunkt für die Erforschung Schwarzer Löcher. Damit ist es zum ersten Mal möglich, Bilder von supermassereichen Schwarzen Löchern erhalten, und jetzt hilft es uns in Beobachtungsobjekten wie 3C 273, zum ersten Mal im Detail zu erforschen, wie Schwarze Löcher ihre Jets antreiben, und das selbst bei weit entfernten Galaxien.“

Weitere Informationen:
GMVA: Das „Global Millimeter-VLBI Array“ (GMVA) beobachtet bei 3 mm Wellenlänge und nutzte für diese Forschung im April 2017 die folgenden Stationen: acht Antennen des „Very Long Baseline Array“ (VLBA), das 100-m-Radioteleskop Effelsberg des MPIfR, das 30m-IRAM-Teleskop, das 20-m-Teleskop des Onsala Space Observatory und das 40-m-Radioteleskop des Yebes Observatory. Die Daten wurden am DiFX VLBI-Korrelator am MPIfR in Bonn korreliert.

ALMA: Das „Atacama Large Millimeter/submillimeter Array“ (ALMA) basiert auf der Partnerschaft der Europäischen Südsternwarte (ESO, stellvertretend für ihre Mitgliedsstaaten), der NSF (USA) und NINS (Japan), zusammen mit NRC (Kanada), MOST und ASIAA (Taiwan) und KASI (Republik Korea), in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. Das gemeinsame ALMA-Observatorium wird von ESO, AUI/NRAO und NAOJ betrieben. Für diese Arbeit wurden die folgenden ALMA-Daten verwendet: ADS/JAO.ALMA2016.1.01216.V.

APP: Zu den Partnerorganisationen des ALMA-Phasing-Projekts (APP) gehören: MIT Haystack Observatory, USA; Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), Deutschland; Universität von Concepción, Chile; National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), Japan; National Radio Astronomy Observatory (NRAO), USA; Institute of Astronomy & Astrophysics, Academia Sinica (ASIAA), Taiwan; Onsala Space Observatory, Schweden; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), USA; Universität Valencia, Spanien. Finanziert wurde das APP durch das Major Research Instrumentation Program der National Science Foundation, das ALMA North America Development Program und internationale Partner, die sich die Kosten teilen.

VLBA: Das “Very Long Baseline Array” (VLBA) ist ein Instrument des “National Radio Astronomy Observatory”.

NRAO: Das „National Radio Astronomy Observatory“ (NRAO) ist eine Einrichtung der „National Science Foundation“, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von „Associated Universities, Inc.“ betrieben wird.

Das Forscherteam besteht aus Hiroki Okino, Kazunori Akiyama, Keiichi Asada, José L. Gómez , Kazuhiro Hada, Mareki Honma , Thomas P. Krichbaum, Motoki Kino, Hiroshi Nagai, Uwe Bach, Lindy Blackburn, Katherine L. Bouman, Andrew Chael, Geoffrey B. Crew, Sheperd S. Doeleman, Vincent L. Fish, Ciriaco Goddi, Sara Issaoun, Michael D. Johnson, Svetlana Jorstad, Shoko Koyama, Colin J. Lonsdale, Ru-Sen Lu, Ivan Martí-Vidal, Lynn D. Matthews, Yosuke Mizuno, Kotaro Moriyama, Masanori Nakamura, Hung-Yi Pu, Eduardo Ros, Tuomas Savolainen, Fumie Tazaki, Jan Wagner, Maciek Wielgus und Anton Zensus. Thomas P. Krichbaum, Uwe Bach, Ru-Sen Lu, Eduardo Ros, Tuomas Savolainen, Jan Wagner, Maciek Wielgus, und J. Anton Zensus sind mit dem MPIfR affiliiert.

Originalveröffentlichung
Collimation of the Relativistic Jet in the Quasar 3C273
H. Okino et al., The Astrophysical Journal Vol. 940, Number 1, 22 Nov 2022, DOI:10.3847/1538-4357/ac97e5, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac97e5, pdf: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac97e5/pdf.

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• Aktive Galaktische Kerne – Quasare – supermassive Schwarze Löcher

Der Beitrag Schärfster Blick in den Kern von 3C 273 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Ein Waldbrand, eine Sturzflut, ein Erdrutsch: Wie kommen Feuerwehrleute und Helfer möglichst schnell an Ort und Stelle? Welche Maßnahmen sind notwendig? Welche Erfahrungen bestehen aus vergangenen Katastrophen? Das Projekt HEIMDALL gibt Antworten – über eine digitale Plattform, die alle Informationen bündelt. Bei der virtuellen Abschlusspräsentation wurde jetzt gezeigt, welchen Nutzen es zum Beispiel bei einem Waldbrand haben kann. Das Institut für Kommunikation und Navigation hat das internationale Projekt koordiniert, das Earth Observation Center (EOC) im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat die Satellitendaten verarbeitet.

In einem Waldstück nahe der spanischen Stadt Girona steigt Rauch auf – kein realer Brand, sondern eine Simulation, die die Fähigkeiten der HEIMDALL-Plattform verdeutlicht. Feuerwehrleute können auf einem Bildschirm die Ausmaße des mutmaßlichen Feuers markieren. Ein Drohnenschwarm, dessen Flugbahn von einem Algorithmus bestimmt wird, ermöglicht nicht nur einen Blick von oben auf das Feuer. Er liefert auch detaillierte Daten über die Wärmeentwicklung. Mit ihrer Hilfe werden die Hotspots des Feuers ermittelt, die neue Brände anfachen und zu einer Gefahr für die Feuerwehrleute werden können. Das System erkennt dabei Stellen, die nur 15 Zentimeter klein sind. Außerdem fließen Wetterdaten in die Analyse ein, ebenso wie Erfahrungswerte aus vergangenen Brandkatastrophen. So kann schnell eine Strategie entwickelt werden, um den Brand zu bekämpfen.

„Die Reaktionsfähigkeit zu verbessern, bedeutet letztendlich Leben zu retten“
„Die HEIMDALL-Plattform unterstützt Ersthelfer und Behörden bei der Bewältigung verschiedener Situationen“, sagt Tomaso de Cola, Projektleiter vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Oberpfaffenhofen. „Die Reaktionsfähigkeit zu verbessern und Zeiten zu optimieren, bedeutet letztendlich Leben zu retten.“

Satellitendaten aus dem All spielen eine große Rolle beim Katastrophenmanagement. Sie bieten ortsbezogene Informationen und tragen dazu bei, Notsituationen besser einschätzen zu können. Dazu bringt das DLR Informationen zur Lage- und Risikoeinschätzung zusammen und zeigt so, über welche Wege zum Beispiel eingeschlossene Personen zu erreichen sind. Die Satellitendaten werden in kürzester Zeit aufgenommen, analysiert und weiterverarbeitet. Gleichzeitig liefert das Archiv Informationen über den Verlauf von früheren Katastrophen.

Die HEIMDALL-Plattform kann nicht nur bei Bränden, sondern ebenfalls bei Hochwasser, Sturzfluten und Erdrutschen genutzt werden – auch das wurde bei der Abschlusspräsentation in Spanien erklärt. Die Plattform erleichtert die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Behörden und Institutionen. Die Beteiligten können Informationen austauschen, Katastrophenszenarien aus der Vergangenheit abrufen und erhalten Hinweise auf mögliche Entscheidungswege. Auch eine länderübergreifende Kooperation ist möglich. Informationen und Bilder von Feuerwehrleuten oder anderen Rettern vor Ort lassen sich über eine eigene App sofort in das Lagebild integrieren. Die Warnung der Bevölkerung ist ebenso ein Aspekt. „Die HEIMDALL Plattform kann zu einer besseren gemeinsamen Notfallreaktion beitragen“, erklärt Tomaso de Cola.

Ein Werkzeug zum Gefahren-Management
Das Projekt HEIMDALL (Multi-Hazard Cooperative Management Tool for Data Exchange, Response Planning and Scenario Building) wurde von der EU im Rahmen des H2020-Programms gefördert. Das Projekt mit internationalen Partnern startete im Frühjahr 2017. Experimente mit einem Drohnenschwarm, die im März 2019 in Spanien durchgeführt wurden, haben die weitere Entwicklung vorangetrieben. Die Ergebnisse des Projekts wurden durch einen Ausschuss der EU-Kommission bewertet. Sie können nun weiterverwendet werden.

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• DLR

Der Beitrag DLR: Hilfe für Retter bei Naturkatastrophen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Anna Larissa Walter, Universität Hamburg.

Ein Astronaut ist in Gefahr, von einem Schwarzen Loch verschlungen zu werden – nun ist es an den Nutzerinnen und Nutzern der App, ihn zu retten. Dazu müssen sie versuchen, ihn mit einem Raumschiff einzusammeln und auf die Erde zurückzubringen. Das ist jedoch leichter gesagt als getan, denn auch das Raumschiff unterliegt der Anziehungskraft der Schwarzen Löcher. Steuern die Spielenden zu dicht heran, riskieren sie, das Raumschiff an das Schwarze Loch zu verlieren.

In den drei Leveln von „Trapped in Gravity“ stoßen die Spielenden auf verschiedene Anordnungen Schwarzer Löcher: auf ein einzelnes, auf zwei umeinander kreisende und auf zwei miteinander verschmelzende Schwarze Löcher. Infotexte liefern Erklärungen zur Physik hinter den Settings und zur Erforschung des Universums durch die Beobachtung von Gravitationswellen. Sie entstehen bei großen astrophysikalischen Ereignissen, wie beispielsweise der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher. Ein Online-Dossier zur App vertieft ausgewählte Themen. Geeignet ist das Spiel für Physikinteressierte ab der 8. Klassen und Neugierige jeden Alters.

Entwickelt wurde die App von Nachwuchswissenschaftlern aus dem Exzellenzcluster Quantum Universe unter der Leitung von Prof. Dr. Roman Schnabel (Institut für Laserphysik). Woher die Idee für die Spiele-App stammt, erklärt der Physikprofessor so: „Passend zur Beobachtung der ersten Gravitationswellen im Jahr 2015 wollten wir etwas Anschauliches und Spielerisches entwickeln. Einfließen sollte auch unsere Expertise im Bereich Elektronik und Beschleunigungsmessung. Es entstand die Idee, eine App für Smartphones zu programmieren. Damit haben Interessierte jetzt die Chance, sich spielerisch über Schwarze Löcher und Gravitationswellen zu informieren.“

Benedict Tohermes, Doktorand bei Prof. Roman Schnabel, hat an der Entwicklung der App mitgearbeitet: „Im Vordergrund stand besonders die Visualisierung der physikalischen Phänomene. Die Beugung von Licht um ein Schwarzes Loch herum sowie die Erzeugung von Gravitationswellen sind eindrucksvolle Effekte der Astrophysik. Mit der App wollen wir die Möglichkeit bieten, diese auf einer intuitiven Ebene zu erkunden und zu verstehen.“

Das Spiel steht kostenfrei für iOS im App Store und Android im Play Store zur Verfügung. 

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• Raumfahrt-Computerspiele

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