ARI Projektbeschreibungen

Nationale und internationale Netzwerke

Heidelberger Graduiertenschule über Fundamentale Physik (HGSFP)

Die HGSFP bietet eine exzellente und flexible Ausbildung für Doktoranden auf den Gebieten der fundamentalen Wechselwirkungen und Kosmologie, Quantendynamik und komplexe Quantensysteme sowie Astrophysik und Kosmische Physik.

Internationale Max-Planck-Research School für Astronomie und kosmische Physik (IMPRS)

Die IMPRS wird von den Max-Planck-Instituten für Astronomie und für Kernphysik betrieben. Sie bietet Studenten eine erstklassige Ausbildung im Rahmen der Heidelberger Graduiertenschule über Fundamentale Physik.

Witnesses of Cosmic History: Formation and evolution of black holes, galaxies and their environment (SPP 1177)

Im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms SPP 1177 hat das Projekt "Co-evolution of supermassive black holes and galactic nuclei" zum Ziel, die Wechselwirkung zwischen einfachen und Paaren von Supermassiven Schwarzen Löchern mit der Umgebung zu erhellen. Es soll die dynamische Entwicklung der beobachteten Galaxien, die Wechselwirkungsraten der Schwarzen Löcher mit Sternen und die weitere Entwicklung der Schwarzen Löcher untersucht werden.

MODelling DEnse STellar Systems (MODEST)

MODEST ist eine informelle internationale Kollaboration führender Gruppen im Bereich der Stellardynamik, Sternentwicklung und Hydrodynamik stellarer Kollisionen. Unser langfristiges Ziel ist ein realistisches Modell von jungen Sternhaufen, Kugelsternhaufen und anderen dichten Sternsystemen, welches das Netzwerk aller dieser Effekte berücksichtigt. Im Rahmen von MODEST wird gemeinsame Software entwickelt und es finden regelmäßige Workshops und Schulen statt. Am ARI wird die Working Group 3 Stellar Dynamics betreut, die Home Page des Netzwerkes befindet sich unter http://www.manybody.org/modest/.

Internationales Forschungs- und Trainingsnetzwerk für "Nichtlineare Dynamik in Aktiven Galaktischen Kernen und Planetensytemen" (IRGDYN)

IRGDYN ist ein Verbund international geförderter Kooperationen auf dem Gebiet der Stellardynamik in Aktiven Galaktischen Kernen und Planetensystemen unter besonderer Berücksichtigung der Ausbildung von Studenten.

European Leadership in Space Astrometry (ELSA)

ELSA ist ein Marie Curie Research Training Network gefördert von dem "European Community's Sixth Framework Programme" (FP6). Das Netzwerk wurde von der Europäischen Union am 1.10.2006 beschlossen und läuft über vier Jahre.
Das Ziel von ELSA ist die Entwicklung eines theoretischen Verständnisses und von wichtigen Auswertungswerkzeugen für die ESA Astrometriemission Gaia (geplanter Start: Ende 2012) und zur Forcierung der Ausbildung einer neuen Forschergeneration in satellitengestützter Astrometrie.

Gaia Research Network for European Astronomy Training (EU ITN GREAT)

Das "Initial Training Network" (ITN) "GREAT" (2011 - 2014) wird von der Europäischen Union im Rahmen des "European Community's Seventh Framework Programme" (FP7) gefördert. GREAT ITN bildet Studenten in Gaia-relevanter Wissenschaft aus. Das GREAT ITN Programm ist auf die Enträtselung der Herkunft und Entwicklung unserer Heimatgalaxie fokussiert wie die Aufdeckung der Geburtsstätten, das Verständnis der astrophysikalischen Eigenschaften der Sternkomponenten unserer Galaxis, einer Vertiefung des Verständnisses der Planetensystems und der Verbindung zu Studien extrasolarer Planetensysteme sowie des Ursprungs unseres Sonnensystems. GREAT ITN nimmt die große Herausforderung durch Gaia in Bezug auf Entfernungsbestimmungen, Kinematik am zunehmend transparent werdenden Himmel an.

Gaia Research Network for European Astronomy Training (ESF RNP GREAT)

Das "Research Network Programme" (RNP) "GREAT" ist eine Europäische Forschungsinfrastruktur gefördert von der "European Science Foundation" (ESF). Sie bezweckt die Ermöglichung der vollen wissenschaftlichen Auswertung der Daten der Gaia Satellitenmission der "European Space Agency" durch die gezielte Unterstützung der Zusammenarbeit auf eurpäischer Ebene. Das ESF RNP GREAT (2010 - 2015) stellt Ergänzungsfinanzierungen für Workshops, Ausbildungsveranstaltungen, Besucheraustausch, Konferenzen usw. bereit mit dem Ziel, die wichtigen wissenschaftlichen Fragestellungen aufzugreifen, welche durch die Gaia Satellitendaten beeinflusst werden.

Gravitational Wave Astronomy mit LISA (DLR Projekt)

In diesem Projekt wird eine große Zahl von Templates zur Emission von Gravitationswellen, abgestrahlt durch die Verschmelzung von kompakten Objekten wie Neutronensterne oder Schwarze Löcher, berechnet. Das Ziel ist die Identifikation von Gravitationsstrahlungsereignissen in den zukünftigen Daten der Laser Interferometer Space Antenna (LISA) Satellitenmission.

Virgo EGO Scientific Forum (VESF)

VESF ist ein Forum der europäischen Arbeitsgruppen um VIRGO (ein bodengebundenes Interferometer zur Entdeckung und Messung von Gravitationswellen im 10-1000 Hz Frequenzbereich, vgl. die VIRGO Empfindlichkeitskurve) und EGO (Europäisches Gravitationswellen-Observatorium). Zusammen mit der Theoretischen Physik der Universität Jena arbeiten wir an einer geeigneten Formulierung Post-Newton'scher Dynamik von kompakten Doppelsternen in N-Körper-Simulationen und der Bestimmung von Wellenformen und Polarisationen der von solchen Objekten ausgehenden Gravitationswellen (vgl. Projekt-Seite ).

Große internationale Projekte

Astrometrie-Satelliten-Mission Gaia

Gaia ist die nächste große Astrometrie-Mission der Europäischen Raumfahrtagentur ESA, die 2012 starten und 5-6 Jahre arbeiten soll. Sie wird die Positionen, Eigenbewegungen, Parallaxen, Helligkeiten und Farben von einer Milliarde Sternen mit bisher unerreichbarer Genauigkeit messen, sowie Radialgeschwindigkeiten und Spektren von etwa 100-200 Millionen Sternen. Ihr Hauptziel ist die Aufklärung der Struktur, Entstehung und Entwicklung der Milchstraße. Darüber hinaus werden ihre Mess-Ergebnisse als grundlegende Basisdaten für fast alle Bereiche der Astrophysik dienen. Nähere Informationen finden sie unter: Gaia@ARI Spezielle Werkzeuge für die effiziente Nutzung der gewaltigen astrometrischen Datenmengen, die Gaia zur Verfügung stellen wird, werden vom European Leadership in Space Astrometry (ELSA) geschaffen.

Probing Lens Anomaly NETwork (PLANET)

PLANET ist eine Kollaboration zur Nachfolgebeobachtung von möglichen Gravitationslinsenereignissen zur Entdeckung extrasolarer Planeten. Diese Methode ist potenziell bis hinab zu Planeten mit Erdmasse einsetzbar.

Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III)

Aufbauend auf das "Legacy" Programm des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und SDSS II besteht SDSS III (2008 - 2014) aus vier Surveys zur Kartierung der Struktur und Dynamik unserer Milchstraße, zur Suche und Charakterisierung von extrasolaren Planetensystemem sowie zum Verständnis der Dunklen Energie und der Natur des Universums. Die photometrischen und spektroskopischen Surveydaten werden mit dem speziell dafür zur Verfügung gestellten 2,5m-Teleskops des Apache Point Observatoriums in den USA gewonnen.

RAdial Velocity Experiment (RAVE)

RAVE (2003-2011) in Australien misst Radialgeschwindigkeiten und die chemische Zusammensetzung von ca. 1 Million Sternen am Südhimmel zur Bestimmung der Entwicklung der Milchstraßenscheibe.

Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System (Pan-STARRS)

Pan-STARRS (2010 - 2013) ist ein photometrischer Survey, der drei Viertel des nördlichen Himmels abdecken wird. Pan-STARRS auf Hawaii wird in Kürze seine Arbeit aufnehmen und einen großen Survey des Nordhimmels anfertigen, der fünf Mal empfindlicher ist als SDSS. Zusätzlich zu Helligkeiten und Farben wird auch die Variabilität der Objekte bestimmt. Die Suche nach extrasolarne Planeten und die Untersuchung der Struktur und Entwicklung der Milchstraße sowie entfernter Galaxien sidn wichtige Ziele des Projekts.

Hochleistungsrechner & E-Science

GRApe + mpraCE (GRACE)

GRACE (GRApe + mpraCE) ist ein von der Volkswagen-Stiftung gefördertes Kooperationsprojekt mit der Technischen Informatik, Lehrstuhl V der Univ. Mannheim und der Arbeitsgruppe Computational Astrophysics an der Universitätssternwarte München. Wir bauen derzeit einen speziellen Höchstleistungsrechner auf zur numerischen Modellierung dichter Sternsysteme (junge Sternhaufen, Galaxienkerne mit binären Black Holes) und zur Simulation von Turbulenz und Sternentstehung in Galaxien und im Interstellaren Medium. Die Hybrid-Struktur dieses neuartigen Supercomputers kombiniert drei Elemente: einen normalen 64 Prozessor Beowulf PC Cluster, speziell entwickelte Rechnerhardware mit festverdrahteter Gravitationskraftberechnung (GRAPE), entwickelt in einem Projekt japanischer Astrophysiker an der Univ. Tokyo, und flexibel reprogrammierbare Chips (FPGA, field programmable gate array). Eine maximale Rechenleistung von 4 Tflop/s konnte bei der numerischen Modellierung von dichten Sternsystemem (junge Sternhaufen, galaktische Kerne mit Doppel-Schwarzen Löchern) sowie Turbulenz und Sternentstehung in Galaxien und Molukülwolken erreicht werden. Um diese Rechenleistung für unsere Anwendungen auf einem normalen Höchstleistungsrechner zu erzielen würde etwa die 10fache Maximalleistung benötigt, was derzeit nur die ersten drei der Top 500 Liste erbringen.

German Astrophysical Virtual Observatory (GAVO)

GAVO ist die deutsche Beteiligung am "Virtuellen Observatorium", das getragen wird von der International Virtual Observatory Alliance (IVOA). Ziel der IVOA ist die Entwicklung von Standards und die Implementierung von Software, die den gemeinsamen, strukturierten und weltweiten Zugiff auf astronomische Ressourcen aller Art (Daten, Archive, Programme, Dienste etc.) ermöglichen. In diesem Rahmen sind die Aktivitäten von GAVO besonders konzentriert im Bereich Simulationen/Theorie sowie von Katalog-Archiven. So werden etwa Daten von N-Körper-Simulationen oder Spektren von heissen Sternen leicht zugänglich und interaktiv nutzbar aufbereitet oder astrometrische/photometrische Sternkataloge publiziert und der Community zur Verfügung gestellt. GAVO wird unterstützt vom BMBF; neben dem Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) sind gegenwärtig beteiligt die Universität Tübingen, das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und das Astrophysikalische Institut Potsdam (AIP).

AstroGrid-D

AstroGrid-D ist ein Forschungsvorhaben auf dem Gebiet "e-Science" und "Grid-Middleware" zur Unterstützung wissenschaftlichen Arbeitens im Rahmen der deutschen D-Grid-Initiative. Als interdisziplinäre Partner im AstroGrid-D haben sich die größeren deutschen astronomischen Forschungsinstitute, grid-spezifische Forschungsgruppen der Informatik sowie einige Hochleistungsrechenzentren zusammengeschlossen, um einige gemeinsame strategische Zielsetzungen zu verwirklichen. Die hieraus entstehende Grid-Basis-Infrastruktur soll der gesamten deutschen Wissenschaft in Zukunft zur Verfügung stehen.

WissGrid

Als Projekt im 3. D-Grid Call hat sich WissGrid die nachhaltige Etablierung von organisatorischen und technischen Strukturen für den akademischen Bereich im D-Grid zum Ziel gesetzt. Dabei bündelt WissGrid die heterogenen Anforderungen aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen und entwickelt so konzeptionelle Grundlagen für die nachhaltige Nutzung der Grid-Infrastruktur sowie IT-technische Lösungen. In diesem Kontext stärkt das Projekt die organisatorische Zusammenarbeit der Wissenschaften im Grid und senkt die Eintrittsschwellen für neue Community-Grids. Aus den Zielen leiten sich die drei Hauptarbeitsaufgaben von WissGrid ab:

1. Betriebsmodell für akademische Grid-Nutzer

2. Blaupausen für neue Community-Grids

3. Langzeitarchivierung von Forschungsdaten

Das ZAH der Universität Heidelberg ist bei der Erstellung von Blaupausen für die Integration neuer wissenschaftlilcher Communities in die Grid Technologie sowie bei der Entwicklung von Nachhaltigkeitsstrategien zur Langzeitarchivierung von Forschungsdaten aktiv beteiligt. Hierbei kann auf die Erfahrungen der Grid-Community AstroGrid-D aufgebaut und die Nähe zum deutschen astrophysikalischen virtuellen Observatorium GAVO genutzt werden.

Bearbeiter: A. Just