Потсдамский институт астрофизики Лейбница (AIP) — немецкий научно-исследовательский институт. Она является преемницей Берлинской обсерватории , основанной в 1700 году, и Потсдамской астрофизической обсерватории (АОП), основанной в 1874 году. Последняя была первой в мире обсерваторией, в которой особое внимание уделялось области исследований астрофизики . AIP была основана в 1992 году в ходе реструктуризации после воссоединения Германии .
AIP финансируется из частных источников и является членом Ассоциации Лейбница . Он расположен в Бабельсберге в земле Бранденбург , к западу от Берлина , хотя солнечная обсерватория Башня Эйнштейна и большой телескоп-рефрактор [1] на Телеграфенберге в Потсдаме принадлежат AIP.
Ключевыми темами АИП являются космические магнитные поля ( магнитогидродинамика ) различных масштабов и внегалактическая астрофизика . Астрономические и астрофизические области, изучаемые в АИП, варьируются от солнечной и звездной физики до звездной и галактической эволюции и космологии .
Институт также разрабатывает исследовательские технологии в области спектроскопии и роботизированных телескопов . Он является партнером Большого бинокулярного телескопа в Аризоне, установил роботизированные телескопы на Тенерифе и в Антарктике, разрабатывает астрономические приборы для больших телескопов, таких как VLT ESO . Кроме того, в AIP ведутся работы над несколькими проектами в области электронной науки [2] .
История астрономии в Потсдаме действительно началась в Берлине в 1700 году. По инициативе Готфрида В. Лейбница 11 июля 1700 года курфюрстом Фридрихом III в Берлине было основано «Бранденбургское общество» (позже названное Прусской академией наук ). Двумя месяцами ранее национальная календарная монополия предоставила финансирование для обсерватории. К 18 мая был назначен первый директор Готфрид Кирх . Это произошло в спешке, поскольку источником финансирования академии должна была стать прибыль от национального основного календаря, рассчитанного и проданного обсерваторией. Этот вид финансирования существовал до начала XIX века, но базовый календарь рассчитывался до самого недавнего времени (он прекратился после Венде в 1991 году).
В 1711 году первая обсерватория была построена на Доротеин-стрит в Берлине, а в 1835 году было построено новое здание обсерватории, спроектированное известным архитектором Карлом Фридрихом Шинкелем , на Линден-стрит (недалеко от Халлешес-Тор). Александр фон Гумбольдт тогда продвигал астрономию своими знаменитыми лекциями «Космос» в 1827–1828 годах. Он сыграл важную роль в обеспечении средств как для обсерватории, так и для инструментов.
Берлинская обсерватория стала известна всему миру, когда Иоганн Готфрид Галле открыл планету Нептун в 1846 году. Открытия канальных лучей Ойгеном Гольдштейном в 1886 году в физической лаборатории обсерватории и изменения высоты земного полюса Карлом Фридрихом Кюстнером. в 1888 году были также важны.
Два последних научных события произошли, когда Вильгельм Юлиус Ферстер был директором обсерватории, которая в то время была прикреплена к Берлинскому университету. Он подготовил основу астрономических обсерваторий в Потсдаме: в 1874 году основал АОП на Телеграфенберге, а в 1913 году перенес Берлинскую обсерваторию в Бабельсберг.
В середине 19 века спектральный анализ был разработан Густавом Кирхгофом и Робертом Бунзеном . Это позволило получить информацию о физических параметрах и химическом составе звезд путем спектрального анализа их света. Ферстер осознал эти возможности и инициировал строительство солнечной обсерватории в 1871 году как памятник наследному принцу, в которой он подчеркнул важность и пользу исследований Солнца. Эта идея вскоре распространилась на всю астрофизику.
Местом для обсерватории был выбран холм к югу от Потсдама , Телеграфенберг, на котором с 1832 по 1848 год находилась ретрансляционная станция военного телеграфа, идущего из Берлина в Кобленц. 1 июля 1874 г. была основана АОП. Еще до начала строительства обсерватории осенью 1876 года наблюдения за Солнцем велись с башни бывшего военного приюта на Линден-стрит в Потсдаме Густавом Шперером . Строительные работы начались в 1876 году; Главное здание обсерватории и ее оборудование были закончены осенью 1879 года.
AOP управлялся советом директоров, в который входили Вильгельм Юлиус Ферстер , Густав Кирхгоф и Артур Ауверс . В 1882 году единоличным директором обсерватории был назначен Карл Герман Фогель . Основное внимание его работы теперь было сосредоточено на звездной астрофизике. Он первым успешно определил лучевые скорости звезд фотографически и в результате открыл спектроскопические двойные системы .
В 1899 году фирмами Штайнхайля и Репсольда был изготовлен один из самых больших рефракторов в мире, Большой Потсдамский рефрактор [1] с линзами 80 и 50 см, и установлен в 24-метровом куполе. Его торжественно открыл немецкий император Вильгельм II . Хотя он и не оправдал всех надежд, которые возлагали на него астрономы, тем не менее следует упомянуть два важных открытия: межзвездные линии кальция в спектре спектроскопической двойной Дельты Ориона, сделанные Иоганнесом Хартманом в 1904 году [3] и наличие звездных эмиссионных линий кальция. — намек на активность поверхности звезды — Густав Эберхард и Ганс Людендорф около 1900 года.
Десять лет спустя директором обсерватории стал один из самых известных астрофизиков этого столетия Карл Шварцшильд . Всего за несколько лет работы (к 1916 году он умер от хронической болезни) он внес фундаментальный вклад в астрофизику и в общую теорию относительности . Всего через несколько недель после публикации теории Эйнштейном Шварцшильд нашел первое решение уравнений Эйнштейна , которое теперь названо в его честь как « решение Шварцшильда » и которое имеет фундаментальное значение для теории черных дыр.
Существуют и другие тесные связи между АОП и теорией относительности Эйнштейна. В 1881 году Альберт А. Майкельсон впервые провел в подвале главного здания АОП свои интерферометрические эксперименты [4] , которые должны были опровергнуть движение Земли через гипотетический эфир . Его отрицательные результаты были фундаментально согласованы только благодаря специальной теории относительности Эйнштейна 1905 года.
Доказать гравитационное красное смещение спектральных линий Солнца — эффект, предложенный общей теорией относительности Эйнштейна, — было целью телескопа солнечной башни , который был построен с 1921 по 1924 год по инициативе Эрвина Финли-Фрейндлиха . Хотя в то время еще не было технической возможности измерить гравитационное красное смещение, здесь начались важные разработки в области физики Солнца и плазмы, и архитектор Эрих Мендельсон создал с помощью этой своеобразной экспрессионистской башни уникальное научное здание.
Помимо работ Шварцшильда, в последующие десятилетия важные наблюдательные программы, такие как Potsdamer Photometrische Durchmusterung и выдающиеся исследования солнечной короны Вальтера Гротриана, нашли признание во всем мире.
В конце XIX века Берлинская обсерватория , первоначально построенная за пределами города, была окружена многоквартирными домами, поэтому научные наблюдения были практически невозможны. Поэтому Ферстер предложил перенести обсерваторию в место за пределами Берлина с лучшими условиями наблюдений. В 1904 году он назначил своим преемником для реализации этого проекта Карла Германа Струве , бывшего директора Кенигсбергской обсерватории.
После пробных наблюдений Пола Гутника летом 1906 года на холме в восточной части Королевского парка Бабельсберга было обнаружено новое место . Земля была передана в распоряжение обсерватории короной безвозмездно. Затраты на строительство новых зданий и новых инструментов составили 1,5 миллиона золотых марок и могли быть покрыты за счет продажи земельной собственности Берлинской обсерватории. Старую обсерваторию, построенную Шинкелем, позже снесли. В июне 1911 г. началось строительство новой обсерватории в Бабельсберге, а 2 августа 1913 г. ее переезд из Берлина в Бабельсберг был завершен.
Первые новые инструменты были доставлены весной 1914 г. В 1915 г. был смонтирован 65-см рефрактор [5] — первый крупный астрономический инструмент, изготовленный знаменитым предприятием Carl Zeiss Jena, а в 1915 г. завершилось строительство 122-см рефлекторного телескопа [ 6] было отложено до 1924 года Первой мировой войной. Струве умер в 1920 году от несчастного случая, и его преемником стал Пауль Гутник , который в 1913 году ввёл в астрономию фотоэлектрическую фотометрию как первый объективный метод измерения яркости звёзд. Когда 122-сантиметровый телескоп (в то время второй по величине в мире) был закончен, Бабельсбергская обсерватория была самой оснащенной обсерваторией Европы.
Развитие фотоэлектрического метода исследования слабопеременных звезд и спектроскопические исследования на 122-см телескопе сделали обсерваторию Бабельсберг известной и за пределами Европы.
В начале 1931 года к Бабельсбергской обсерватории была присоединена Зоннебергская обсерватория, основанная Куно Хоффмейстером . Более 60 лет проводился фотографический обзор неба, представляющий собой второй по величине архив астрономических фотопластинок. Этот архив, а также открытие и исследование переменных звезд популяризировали имя Зоннеберга во всем астрономическом мире.
С приходом фашистского режима успехи астрономии в Потсдаме, как и в Бабельсберге, начали ухудшаться. Изгнание еврейских сотрудников сыграло важную роль в этом процессе. Начало Второй мировой войны практически ознаменовало прекращение астрономических исследований.
Новое начало после войны было очень трудным. В Потсдаме башня Эйнштейна сильно пострадала от бомб, в Бабельсберге ценные инструменты, в том числе 122-сантиметровый телескоп (в бывшем здании которого сейчас находится библиотека АИП), были демонтированы и вывезены в Советский Союз в качестве военных репараций. Сейчас 122-сантиметровый телескоп работает в Крымской астрофизической обсерватории .
В январе 1947 года Немецкая академия наук взяла под свое управление АОП и Бабельсбергскую обсерваторию, но только в начале 1950-х годов астрономические исследования возобновились.
Директор АОП Ханс Кинле взял на себя редакционные обязанности профессионального журнала Astronomical Notes (нем. Astronomische Nachrichten ), который по сей день издается в AIP и, кроме того, является старейшим профессиональным журналом по астрономии.
В июне 1954 г. в составе АОП начала свою работу Обсерватория солнечной радиоастрономии [7] (ОСРА) в Тремсдорфе (17 км юго-восточнее Потсдама). Ее история началась в 1896 году: после открытия радиоволн Генрихом Герцем в 1888 году сотрудники АОП Иоганнес Вильсинг и Юлиус Шайнер попытались обнаружить радиоизлучение Солнца. Им это не удалось из-за низкой чувствительности их оборудования. После Второй мировой войны Герберт Даэн снова предпринял попытки радионаблюдений Солнца в Бабельсберге, которые были продолжены в Тремсдорфе.
В октябре 1960 года в Таутенбургском лесу недалеко от Йены был открыт 2-метровый телескоп, построенный Carl Zeiss Jena, и была основана новая обсерватория Карла Шварцшильда . Вариант этого телескопа Шмидта по сей день является крупнейшей астрономической широкоугольной камерой в мире и основным наблюдательным инструментом астрономов ГДР.
В 1969 году четыре восточногерманских астрономических института — Астрофизическая обсерватория Потсдам, Бабельсбергская обсерватория, Тюрингская обсерватория Зоннеберг и обсерватория Карла Шварцшильда Таутенбург — были присоединены в ходе академической реформы к Центральному институту астрофизики Академии наук ГДР. . Позже к нему присоединились солнечная обсерватория «Башня Эйнштейна» и обсерватория солнечной радиоастрономии.
Одна часть научной деятельности касалась космических магнитных полей и космических динамо, явлений турбулентности , магнитных и эруптивных процессов на Солнце, процессов взрывной диссипации энергии в плазме, переменных звездах и звездной активности. Другая часть была направлена на ранние фазы космической эволюции и возникновение структур во Вселенной , крупномасштабных структур вплоть до сверхскоплений и активных галактик . В связи с этим были разработаны специальные методы обработки изображений. Кроме того, проводились исследования в области астрометрии .
Научная работа Центрального института астрофизики сильно пострадала из-за изоляции ГДР от западного мира. Было очень сложно наладить контакт с западными коллегами. После падения Берлинской стены осенью 1989 года сразу же возникли новые возможности.
На основании предписаний Соглашения об объединении Академии наук ГДР 31 декабря 1991 г. Центральный институт астрофизики был распущен . По рекомендации Ученого совета 1 января 1992 г. Потсдамский астрофизический институт с значительно сокращен штат сотрудников, был основан. Он занимает территорию бывшей Бабельсбергской обсерватории в Потсдам-Бабельсберге .
Обсерватория Зоннеберг и обсерватория Карла Шварцшильда больше не связаны с AIP, но AIP по-прежнему управляет Обсерваторией солнечной астрономии Радо [7] (OSRA) в Тремсдорфе и поддерживает Большой рефрактор [1] и Башню Эйнштейна в Телеграфенберге.
С тех пор AIP расширил области своих исследований, инициировал несколько новых технических проектов и участвует в нескольких крупных международных исследовательских проектах (см. ниже).
15 апреля 2011 года название AIP было изменено на «Институт астрофизики Лейбница в Потсдаме», чтобы подчеркнуть принадлежность института к Ассоциации Лейбница. Институт сохраняет аббревиатуру «AIP», а также интернет-домен «aip.de».
Большой бинокулярный телескоп (LBT) — новый телескоп на горе Грэмс в Аризоне. LBT состоит из двух огромных телескопов диаметром 8,4 м, установленных на общей монтировке. LBT с площадью 110 квадратных метров является крупнейшим телескопом в мире на одной монтировке, уступая только комбинированным телескопам VLT и Kecks.
Эксперимент по изучению лучевых скоростей [8] до 2010 года измерял лучевые скорости и содержание элементов миллиона звезд, преимущественно в южном небесном полушарии. Для этой цели будет использован многообъектный спектрограф 6dF на 1,2-метровом телескопе UK Schmidt Англо-Австралийской обсерватории .
Слоановский цифровой обзор неба (SDSS) детально исследует четверть всего неба и определит положение и абсолютную яркость более 100 миллионов небесных объектов. Кроме того, будут оценены расстояния более миллиона галактик и квазаров. С помощью этого исследования астрономы смогут оценить распределение крупномасштабных структур во Вселенной. Это может дать подсказки об истории развития Вселенной.
LOFAR — это европейский радиоинтерферометр, который измеряет радиоволны с помощью множества отдельных антенн в разных местах, которые он объединяет в один сигнал. Одна из этих международных станций LOFAR была построена в Борниме Потсдамом и эксплуатируется AIP.
Solar Orbiter — международная миссия под руководством Европейского космического агентства (ЕКА) при участии НАСА. Он был запущен 10 февраля 2020 года и будет наблюдать за Солнцем не менее семи лет. Научная полезная нагрузка состоит из 10 приборов: четырех натурных приборов, измеряющих физические условия (магнитное поле, радиоволны, энергичные частицы...) в месте нахождения космического корабля, и шести приборов дистанционного зондирования, наблюдающих за Солнцем и его короной. в различных диапазонах длин волн. AIP участвует в эксплуатации и научной эксплуатации двух инструментов: спектрометрического телескопа для получения рентгеновских изображений (STIX) и детектора энергетических частиц (EPD).
Немецкая виртуальная астрофизическая обсерватория [9] (GAVO) — это проект электронной науки , [2] который создает платформу виртуальных наблюдений для поддержки современных астрофизических исследований в Германии. Это вклад Германии в международные усилия по созданию общей виртуальной обсерватории . GAVO обеспечивает стандартизированный доступ к немецким и международным архивам данных.
GREGOR [10] — 1,5-метровый телескоп для исследования Солнца обсерватории Тейде на Тенерифе. Это новый тип солнечного телескопа, пришедший на смену предыдущему 45-сантиметровому телескопу Грегори-Куде. GREGOR оснащен адаптивной оптикой и достигнет разрешения 70 км поверхности Солнца. Исследование этих малых структур важно для понимания глубинных процессов взаимодействия магнитных полей с турбулентностью плазмы на Солнце. Разработкой телескопа Грегора будет руководить Институт Кипенхойера для зондовой физики (KIS) [11] при участии нескольких институтов. Телескоп назван в честь Джеймса Грегори , изобретателя григорианского телескопа .
AIP является партнером Консорциума LBT (LBTC) и вносит финансовый и материальный вклад в строительство Большого бинокулярного телескопа . Это влечет за собой как разработку и изготовление оптики, механических и электронных компонентов, так и разработку программного обеспечения для блоков сбора, управления и измерения волнового фронта [12] (АГВ). Блоки AGW являются важными компонентами телескопа и незаменимы для адаптивной оптики .
Multi Unit Spectroscope Explorer [13] ( MUSE) — прибор второго поколения для VLT ESO . MUSE оптимизирован для наблюдения за обычными галактиками с очень высоким красным смещением. Кроме того, он позволит провести детальное исследование близлежащих нормальных, взаимодействующих галактик и галактик со звездообразованием.
PEPSI [14] — спектрограф высокого разрешения для LBT . Это позволит одновременно наблюдать циркулярно и линейно поляризованный свет с высоким спектральным и временным разрешением. Спектрограф расположен в помещении со стабилизированными температурой и давлением внутри колонны телескопа. Свет будет передаваться по оптоволоконному кабелю от телескопа к спектрографу.
STELLA [15] — роботизированная обсерватория, состоящая из двух 1,2-метровых телескопов. Это долгосрочный проект по наблюдению за показателями звездной активности звезд типа Солнца. Операция происходит автоматически — телескопы автоматически определяют подходящую стратегию наблюдения.
Радиообсерватория OSRA [7] ежедневно наблюдала и регистрировала радиоизлучение солнечной короны с 1990 по 2007 год. Она состояла из четырех антенн, ведущих наблюдения в четырех различных диапазонах частот: 40–80 МГц, 100–170 МГц, 200 МГц. –400 МГц и 400–800 МГц. Антенны были роботизированы и автоматически следовали за Солнцем. Обсерватория располагалась в Тремсдорфе, недалеко от Потсдама.
4MOST [16] — это многоволоконный мультиспектрограф, который заменит VIRCAM на 4-метровом телескопе VISTA и выполнит пятилетний обзор как галактических, так и внегалактических целей. Хотя оборудование было спроектировано и изготовлено международной командой сотрудников, прибор собирается и тестируется в AIP. В отличие от большинства проектов ESO , им будут совместно управлять как ESO , так и научный консорциум, при этом управление проектом по-прежнему будет осуществляться в AIP.
52 ° 24'18 "N 13 ° 06'15" E / 52,40500 ° N 13,10417 ° E / 52,40500; 13.10417
