Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn
vom 3. bis zum 14. Oktober 2016
Von Andy Lawecki und
Dario Polesch
Vor dem Institut
Die Auricher Wissenschaftstage ermöglichten uns ein Praktikum am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Das Praktikum begann am 03.10.2016 mit der Anreise zu unserer Unterkunft, der Jugendherberge Bonn. Die Jugendherberge war in diesem Jahr eine Alternative zu der eigentlichen Unterkunft, die an sich das Gästehaus des Max-Planck-Institutes ist. Das Gästehaus hatte seine Kapazitäten an Personen jedoch erreicht und mit der Jugendherberge Bonn hatten wir eine gute Alternative zur Verfügung.
Unser erster Praktikumstag war der 04.10.2016. Das Institut war ca. 7 km von unserer Jugendherberge entfernt und mit dem Auto schnell erreichbar. Erst einmal angekommen wurden wir in der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Karl Menten, dem Forschungsleiter dieser Abteilung, herzlich empfangen und Herrn Dr. Dirk Muders vorgestellt. Man zeigte uns unseren Arbeitsplatz für die nächsten Tage und erzählte uns viel über das Institut und über die theoretischen Grundlagen unserer Aufgaben.
Wir haben uns darüber hinaus am ersten Tag mit dem auf Linux basiertem Betriebssystem angefreundet und Software installiert. Unsere Betreuer waren Herr Dr. Jens Kauffmann und Frau Nina Brinkmann. Für alle technischen Fragen oder Probleme wendeten wir uns an Dr. Dirk Muders. Gleich am Anfang des Praktikums teilten wir uns in Gruppen ein, seitdem arbeitete Dario hauptsächlich mit Jens Kauffmann und Andy mit Nina Brinkmann.
Dario‘s Arbeitsauftrag war es, Karten von sog. „Wolken im Weltall“ zu erstellen. Die Karten sind, anders als bei Andy, Farbbilder der Wolken. Die Wolken sind Daten von einer bestimmten Koordinate, die mit einem oder mehreren Radioteleskopen aufgenommen worden sind. Hierbei werden aus drei möglichst verschiedenen Wellenlängen, der aus dem Weltall aufgezeichneten Strahlung, Daten in Form von Bildern geliefert. Ausgehend von den zur Verfügung gestellten Koordinaten, kommen die Daten aus dem Internet, wo Dario sich ein Teleskop mit einer bestimmten Wellenlänge aussuchen konnte. Man hätte auf den Servern des Max-Planck-Instituts auch solche Daten bekommen, jedoch wäre die Vielfalt an Teleskopen und Wellenlängen nicht gegeben.
Die Daten zu einer Koordinate werden als „Rohbild“ heruntergeladen. Jede Wellenlänge erzeugt dabei ein eigenes Bild. Wellenlängen könnten als Beispiel im Sichtbaren — wie in Illustration 1 — oder im infraroten Bereich — wie in Illustration 2 — abgefragt werden. Verschiedene Wellenlängen geben einem die Möglichkeit, die Wolken umfangreicher darzustellen, da je nach Wellenlänge bestimmte Regionen besser ausgeprägt sind. Diese Wolken sind kurzgefasst Ansammlungen von Gas und „Staubteilchen“, in denen sich Sterne bilden können. Anhand dieser erstellten Bilder kann man Rückschlüsse auf die Aktivität von Sternbildung in den einzelnen Wolken ziehen.
Dario erstellte mit Jens Kauffmann in dem Programm APLpy (Python) einen Quellcode, mit dem die Bilder angezeigt und bearbeitet werden konnten. Die drei Bilder aus den drei verschiedenen Wellenlängen wurden nun, um es für das menschliche Auge nachvollziehbarer zu machen, mit den Farben Rot, Grün und Blau hinterlegt. Die drei Bilder wurden schließlich zu einem Bild zusammengefügt. Das Ziel war es, dass möglichst viel der Wolke/n zu sehen ist und der Bereich, den man darstellen möchte, ausgeprägt ist.
Da jede Koordinate anders ist, muss der darzustellende Bereich neu definiert werden. Die Schwierigkeit war jedoch, die Bilder so zu konfigurieren, dass am Ende ein sehr detailreiches Bild entsteht. Hierfür musste Dario die Bilder ausführlich bearbeiten und notfalls andere Wellenlängen verwenden. Um etwas über diese Koordinate sagen zu können, wurden viele Bilder von einer dieser erstellt. Beispielsweise wird ein Bild von drei Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich mit einem Bild von drei Wellenlängen aus dem infrarotem Bereich verglichen. Man erkennt schnell, dass eine Wolke beispielsweise mit infrarotem Licht zu veranschaulichen ist, doch im sichtbaren Bereich unerkennbar scheint.
Moleküle als Wärmebild in „Greg“
Frequenz, als Spektrum veranschaulicht
Andy‘s Aufgabe bestand darin, ein integriertes Bild der Moleküle innerhalb einer Gaswolke zu veranschaulichen. Dazu musste er mit Hilfe von Nina Brinkmann in dem Programm „CLASS“ auf die Beobachtungen, die wenige Tage zuvor erstellt wurden, zugreifen. Das Programm „CLASS“ listete dann die Koordinaten auf, bei denen Beobachtungen gemacht wurden. Aus dieser Liste suchte sich Andy eine aus den zuvor erwähnten Koordinaten aus. An dieser Koordinate wurden nun vom Teleskop Daten aufgezeichnet, die er zusammenfügte und aus denen sich ein Spektrum ergab. Die Frequenz wurde als Spektrum, welches man auf Illustration 1 erkennt, in einem Histogramm veranschaulicht. Anhand des Spektrums konnte man Auffälligkeiten erkennen, welche sich durch die Moleküle ergaben.
Danach erstellte Andy eine Karte des Moleküls, die sich aus dem Molekül selbst, der Frequenz und der Koordinate ergab. Die Karte wurde dann zu einem „verpixelten“ Wärmebild integriert. Andy nutzte das Program „Greg“, um Konturen der unterschiedlichen Intensitäten, die sich durch die Wärmebereiche kenntlich machten, zu zeichnen und als EPS-Bild abzuspeichern. Dies sah dann so aus wie auf Illustration 2. Das EPS-Bild veranschaulichte die momentane Reaktion, die Strahlungsintensität, die räumliche Verteilung und die Strahlungskonzentration des Moleküls. Damit Dario das Bild des Moleküls weiterverwenden konnte, wurde es zuletzt als FITS-Datei abgespeichert und ihm übergeben.
Außerhalb der Aufgaben besichtigten wir an einem unserer Praktikumstage das Radioteleskop in Effelsberg. Wir haben es nicht nur besichtigt, sondern wir bekamen eine komplette Führung von dem Pressesprecher des MPIfR Herr Dr. Norbert Junkers. Trotz etwas kalten Temperaturen war es eine beeindruckende Erfahrung, eines der größten schwenkbaren Radioteleskope der Welt in Aktion zu sehen.
Mit Konzentration, Know-how und ein wenig Geduld bei der Arbeit am PC hat uns unser Beitrag bei der Forschung zur Sternentstehung viel Freude bereitet. Dazu hat das gesamte Team am Max-Planck-Institut, aber vor allem unsere Betreuer, beigetragen.
Wir empfanden das Praktikum als sehr gelungen, denn wir haben viel technisches Verständnis dazugewonnen und dazu viel Grundlegendes, beispielsweise in der Physik oder in der Informationstechnik, gelernt. Es ist uns leicht gefallen, uns zu integrieren, da wir zum Einem sehr gut aufgenommen wurden und zum Anderen die Aufgaben, die von Nina Brinkmann und Jens Kauffmann erstellt wurden, nicht zu anspruchsvoll waren. Alles in allem sind wir mehr als zufrieden mit dem Praktikum. Wir können ein Praktikum am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn nur empfehlen, denn neben dem technischen Aspekt wurde uns deutlich, wie bedeutsam es ist, sich in Gruppenarbeiten zu integrieren und sprachliche Barrieren zu überwinden.