Themenfokus Materie und Universum

Zusammenfassung
Der SFB 956 “Bedingungen und Auswirkungen der Sternentstehung – Astrophysik, Instrumentierung und Labor“ bündelt die einzigartige Expertise der Astrophysik-Gruppen im Hinblick auf drei Ziele: Auf der wissenschaftlichen Seite nutzt der SFB die sich jetzt bietenden neuen astronomischen Beobachtungsmöglichkeiten, die sich durch die Öffnung des sub mm- und ferninfraroten Spektralbereichs und die interferometrische Techniken im Hinblick auf höchste räumliche Auflösung vom Radio- bis zum infraroten Spektralbereich ergeben. Die wissenschaftliche Fragestellung zielt auf das Verständnis der fundamentalen Prozesse und deren Abhängigkeit von den physikalischen und chemischen Bedingungen im interstellaren Raum, durch die sich die interstellare Materie zu dichten Wolken zusammenballt und schließlich neue Sterne entstehen. Diese Bedingungen für Sternentstehung werden maßgeblich durch die energetische Rückwirkung junger Sterne und die chemische Zusammensetzung des interstellaren Mediums aufgrund der Elementsynthese in früheren Sterngenerationen beeinflusst, und außerdem durch äußere Faktoren wie Galaxien-Kollisionen, die zu Sternentstehungsausbrüchen führen, und durch Wechselwirkung der interstellaren Materie mit Jets und zentralen Winden in aktiven galaktischen Kernen. Die bislang begrenzte Einsicht in die Mechanismen, die den Sternentstehungsprozess in verschiedenen Umgebungen kontrollieren, hat gezeigt, dass physikalische Prozesse auf breiten Skalen, angefangen von der großräumigen Ausbreitung von Strahlung und Stoßwellen, bis zur Mikrophysik der Reaktionsprozesse relevant sind und verstanden werden müssen. Die Komplexität der Phänomene führt zu einem erstaunlichen Reichtum in der chemischen Zusammensetzung und zu kleinsträumigen Variationen im interstellaren Medium. Beide haben wiederum Einfluss auf die Energiebilanz, aber insbesondere erlauben sie sehr spezifische diagnostische Möglichkeiten durch spektral und räumlich höchstaufgelöste Beobachtungen, die mit detaillierten Modellen verglichen werden. Die spektrale Signatur dieser Phänomene kann am besten im sub mm- und infraroten Spektralbereich untersucht werden. Das astrophysikalische Forschungsprogramm des SFB hat die Untersuchung dieser Fragen zum Ziel und nutzt die führende Rolle der SFB Partnerinstitute im Bereich der sub mm- bis Infrarot–Instrumentierung.Das strategische Ziel des SFB 956 ist es, durch Koordination der Forschung an den beteiligten Instituten in den vier Gebieten der experimentellen Astrophysik, der theoretischen Analyse und Modellierung, der Laborastrophysik und der Entwicklung von Detektoren und Instrumentierung einen sowohl auf nationalem wie auch internationalem Niveau wettbewerbsfähigen Verbund zu etablieren, der aufgrund genügender Ressourcen und einer gut organisierten Infrastruktur mit der schnellen Entwicklung in diesem Forschungsfeld Schritt halten kann. Astronomische Observatorien und deren Instrumentierung haben eine Größe erreicht, die nur von großen Konsortien und in internationaler Partnerschaft getragen und effizient genutzt werden kann. Eine erfolgreiche Teilnahme an diesen Kollaborationen und die adäquate Vertretung der Interessen der beteiligten lokalen Wissenschaftlergemeinschaft ist nur auf einer höchst-qualifizierten und effizienten Basis möglich, die Synergien nutzt und mittel- bis langfristig stabile Perspektiven für die Forschungsarbeit bietet, wie sie durch einen SFB ermöglicht werden. Als ebenso wichtiges Ziel will der SFB 956 ein herausforderndes und exzellentes Umfeld für die Ausbildung der Studierenden und des wissenschaftlichen Nachwuchses schaffen. Das attraktive Forschungsumfeld dieses SFB, das einen frühzeitigen Kontakt mit der aktuellen Forschung und den herausragenden instrumentellen Methoden im Labor und astronomischen Observatorien ermöglicht, und insbesondere die vielfältigen nationalen und internationalen Kollaborationen und der wissenschaftliche Austausch im Wettbewerb, wie sie in diesem SFB kultiviert werden, bilden dafür die besten Voraussetzungen.

Beteiligte Institutionen
Universität zu Köln (Sprecher-Hochschule)
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ)
University of Michigan, Ann Arbor, USA

Laufzeit
2011-2022

Website

1. Forschungs- und Technologie-Zentrum Detektorphysik (FTD) (Universität Bonn)
   Das Forschungs- und Technologiezentrum Detektorphysik (FTD) stellt seinen Nutzern auf ca. 3000 Quadratmetern Nutzfläche hochtechnisierte Infrastruktur und Messlabore für die Entwicklung moderner Detektoren für die experimentelle Teilchenphysik und darüber hinaus zur Verfügung.
2. Isochron-Zyklotron und Isotopenseparator (Universität Bonn, HISKP)
   Die Beschleunigeranlagen des HISKP umfassen neben dem Isochron-Zyklotron auch den Isotopenseparator. Am Isotopenseparator werden unreine radioaktive Isotope ionisiert und beschleunigt, anschließend im Separatormagneten bezüglich ihrer unterschiedlichen Ladung und Masse separiert und so ein bereinigter Isotopenstrahl in ein Target implantiert.
3. QBiG Cluster (Universität Bonn)
   Der QBiG GPU-Cluster wird von der DFG im Rahmen des SFB 110 gefördert. Er besteht aus zwei Teilen. Der jüngste Teil QBiG-II besteht aus 5 Knoten mit je 8 NVIDIA P100 Karten. Es hat eine Spitzenleistung von etwa 180 TFlops in doppelter und etwa 373 TFlops in einfacher Genauigkeit. QBiG-I hat eine Spitzenleistung von 56 TFlops bei doppelter und 168 TFlops bei einfacher Genauigkeit auf 48 K20m-GPUs.
4. Fiber Lab (Universität Bonn)
   In der Quantenoptik und Quantenelektrodynamik interessiert man sich für die Untersuchung der starken Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie. Dazu muss man eine Schnittstelle zwischen dem Lichtfeld und dem Stück Materie schaffen, die die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit erhöht. 
5. CCAT-prime (Universität Bonn)
   Das Cerro Chajnantor Atacama Telescope CCAT-p (sprich „see-cat-prime“) ist ein Submillimeter- (submm) bis Millimeter- (mm) Wellenteleskop mit einer Öffnung von 6 m, das in 5600 m Höhe in der Nähe des Gipfels des Cerro Chajnantor in Nordchile, Atacama-Wüste, gebaut wird. Mittels CCAT-p erhoffen sich Wissenschaftler*innen einzigartige Einblicke in die Geburtsstunde von Sternen und Galaxien. Sie versuchen, das Geheimnis der Entstehung des Kosmos zu enträtseln, und wollen ergründen, wie die sogenannte Dunkle Materie und Dunkle Energie die Ausdehnung des Universums beeinflusst haben.
6. Elektronen-Stretcher-Anlage ELSA (Universität Bonn)
   Die Elektronen-Stretcher-Anlage ELSA wird von der Universität Bonn im Land Nordrhein-Westfalen betrieben. Sie besteht aus drei Stufen (Injektor-LINACs, Booster-Synchrotron und Stretcher-Ring) und liefert einen Strahl polarisierter oder unpolarisierter Elektronen mit variabler Energie von maximal 3,5 GeV. Für das Hauptforschungsgebiet, die Hadronenphysik, können Ströme von mehreren nA (unpolarisiert) extrahiert und zu den verschiedenen Experimentierplätzen transferiert werden.
7. Radioteleskop Effelsberg (MPIfR)
   Mit 100 Metern Durchmesser gehört das am 12. Mai 1971 eingeweihte Radioteleskop Effelsberg zu den beiden größten vollbeweglichen Radioteleskopen der Erde. Seit der vollen Inbetriebnahme im Jahre 1972 wird kontinuierlich an der Verbesserung seiner Technologie gearbeitet. So wurden z.B. die Oberfläche des Hauptspiegels erneuert, Antriebsmotoren und -getriebe ausgetauscht, bessere und modernere Empfänger und Auswertegeräte („Backends“) eingesetzt und natürlich auch die benutzten Rechner immer wieder durch aktuelle Hardware ersetzt. Daher gilt das Teleskop auch heute noch als eines der weltweit modernsten Teleskope.
   Externe Nutzung möglich.
8. SOFIA, das "Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie" (MPIfR)
   Die fliegende Sternwarte SOFIA (Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie) wird von NASA und DLR gemeinsam betrieben.

1. PUNCH4NFDI  (MPIfR und Universität Bonn)
   

   PUNCH4NFDI (Particles, Universe, NuClei and Hadrons for the NFDI) ist das NFDI-Konsortium für Teilchen-, Astro-, Astroteilchen-, Hadronen- und Kernphysik, das rund 9.000 promovierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Universitäten, der Max-Planck-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft und der Helmholtz-Gemeinschaft in Deutschland vertritt. Die PUNCH-Physik befasst sich mit den grundlegenden Bestandteilen der Materie und ihren Wechselwirkungen sowie mit ihrer Rolle bei der Entstehung der größten Strukturen im Universum - Sterne und Galaxien.| Breit angelegte Services vorhanden.