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Universitäts-Sternwarte München


Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität

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Bachelor- & Masterarbeiten
an der Universitäts-Sternwarte

Für allgemeine Fragen kontaktieren Sie bitte A. Riffeser (arri@usm.lmu.de).

Einige Bachelorarbeiten können auch umfangreicher gestaltet werden und dann an zwei Studenten vergeben werden, die das Projekt gemeinsam bearbeiten.

1. Instrumentierungs- und Beobachtungsprojekte

U. Hopp (hopp@usm.lmu.de), C. Gössl (cag@usm.lmu.de), A. Riffeser (arri@usm.lmu.de), F. Grupp (fug@usm.lmu.de), A. Hess (achim@usm.lmu.de), F. Lang-Bardl (flang@usm.lmu.de)

Projekt 1.1 (Bachelorarbeit): Aufbau und Vermessung optischer Komponenten und Detektoren für neue Instrumente des Wendelstein-Observatoriums (U. Hopp hopp@usm.lmu.de, F. Grupp, C. Gössl, F. Lang-Bardl)

Für das neue 2-m-Teleskop auf dem Wendelstein werden zur Zeit mehrere Instrumente und optische Messgeräte entwickelt. Hierfür müssen optische Komponenten, wie z. B. Filter, Glasfasern, Linsen oder elektronische Detektoren (CCDs) vermessen und getestet werden. Projekte in diesem Umfeld können nach Interesse des jeweiligen Studierenden vergeben werden und beinhalten Laborarbeit in München, bei Interesse auch Entwicklung kleiner Steuerungs-Skripten, sowie Auswertung und Dokumentation der Messungen.

Projekt 1.2 (Bachelorarbeit): Entwicklung und Test von elektronischen Steuerungskomponenten und Mechanismen für Großteleskope (M. Häuser mhaeuser@usm.lmu.de, A. Hess achim@usm.lmu.de)

Diese Bachelorarbeit setzt Interesse an elektronischen Schaltungen voraus. Im Rahmen des Baus des MICADO-Instruments für das 39-m-EELT-Teleskop in Chile sind diverse Mechanismen und elektronische Steuerungskomponenten zu bauen und zu testen. Technologien und Mechanismen müssen bei Raumtemperatur an der USM getestet werden. Die Arbeit umfasst die Durchführung und Dokumentation von Tests diverser motorisierter und sensorischer Hardware bei Raumtemperatur zur Vorbereitung auf Tests bei 80 K in unserem Kryostaten. Hierzu gehört beispielsweise auch die Automatisierung von Testständen in den Laboren der Sternwarte. Es werden sowohl komplett selbst entwickelte Elektronikkomponenten verwendet, als auch industrielle Standardtechnologien wie CAN-BUS-Controller und SPS-Steuerungen (Vorwissen wünschenswert aber nicht notwendig). Zusätzlich kann je nach genauem Thema ein rein astrophysikalisches Beobachtungs- und/oder Datenauswertungsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Wendelstein-Observatorium absolviert werden.

Projekt 1.3 (Masterarbeit): Entwicklung von Instrumentsteuerungen wie zum Beispiel SPS-Test-Systemen mit Beckhoff-SPS für Großteleskope (M. Häuser mhaeuser@usm.lmu.de, A. Hess achim@usm.lmu.de)

Diese Masterarbeit setzt Interesse an elektronischen Steuerungen und Sensorik voraus. Vorkenntnisse in Elektronik (u. U. entsprechende Master- oder Bachelorvorlesungen) und SPS-Technologien im besonderen sind von Vorteil. Im Rahmen des Baus des MICADO-Instruments für das 39-m-EELT-Teleskop in Chile sind diverse Mechanismen und elektronische Steuerungskomponenten zu entwickeln, bauen und zu testen. Mechanismen und Sensorik müssen in einem Test-Kroystat (~80 K) an der USM getestet und von Beckhoff-SPS gesteuert werden. Die Arbeit umfasst die Konzipierung, Durchführung und Dokumentation von Tests diverser Hardware bei Raumtemperatur und bei ~80 K in unserem Kryostaten. Ergebnisse müssen aufbereitet werden um im Rahmen des MICADO-Projekts von anderen internationalen Konsortiumspartnern verwendet zu werden. Als Steuerungselektronik werden Beckhoff-SPS eingesetzt. Zusätzlich kann je nach genauem Thema ein rein astrophysikalisches Beobachtungs- und/oder Datenauswertungsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Wendelstein-Observatorium absolviert werden.

Projekt 1.4 (Bachelorarbeit): Charakterisierung des Koronographen des Wendelstein-Observatorium (U. Hopp hopp@usm.lmu.de, F. Grupp)

Die Eigenschaften des Teleskops im abbildenden und spektroskopischen Betrieb zur Beobachtung des Sonne im Weißlicht, im Hα-Licht sowie bei spektraler Beobachtung sollen untersucht und dokumentiert werden. Im Rahmen dieses Projektes können mehrere Praktikumsanleitungen erarbeitet werden

Projekt 1.5 (Bachelorarbeit): Literaturarbeiten zum astronomischen Instrumentenbau (U. Hopp hopp@usm.lmu.de, F. Grupp)

Neuere Entwicklung zum Instrumenten- und Teleskopbau einschließlich Justagemethoden und Berücksichtigung von Umwelteinflüssen werden oft in nur schlecht erschlossenen Tagungsbeiträgen dokumentiert. Im Rahmen dieser Arbeit(en) sollen die über mehrere Bände verstreuten Beiträge kritisch zusammengestellt werden. Aktuelle Themenstellungen umfassen z. B. SPIE Beiträge zur Windbelastung von Montierungen, die Diskussion um Reinigung und Bedampfungen von Teleskop- und Instrumentierungsspiegeln mit verschiedenen Technologien, Methoden der Spiegel-Justage (z. B. Hartmann-Analyse).

Projekt 1.6 (Bachelorarbeit): Erstellung von Instrumentensteuerungssoftware (C. Gössl cag@usm.lmu.de)

Diese Arbeit setzt Interesse und Vorkenntnisse im Programmieren voraus. Im Rahmen des Aufbaus der Instrumentierung für das 2-m-Teleskop am Observatorium Wendelstein sind diverse Programme zur Steuerung von Subeinheiten zu erstellen. Die Arbeit umfasst die Dokumentation des physikalischen Vorgehens, der gewählten Softwarelösung und ihrer Einbindung in das Gesamtsystem. Hierzu gehört beispielsweise auch die Automatisierung von Testständen in den Laboren der Sternwarte oder die effektive Verwaltung von Standardstern-Datensätzen des 40-cm-Teleskops.

2. Sterne und Planeten

T. Preibisch (preibisch@usm.lmu.de), J. Puls (uh101aw@usm.lmu.de), A. W. A. Pauldrach (uh10107@usm.lmu.de), T. Hoffmann (hoffmann@usm.lmu.de)

Projekt 2.1 (Masterarbeit): Multi-Wellenlängen-Beobachtungen von Sternentstehungsregionen (T. Preibisch preibisch@usm.lmu.de)

In Rahmen von laufenden Forschungsprojekten können bestimmte Teilaspekte bearbeitet werden, z. B. die Korrelation von Objektlisten in verschiedenen Wellenlängenbereichen (vom Röntgenlicht bis hin zum sub-mm-Bereich).

Projekt 2.2 (Bachelorarbeit): Comoving-frame-Strahlungstransport in expandierenden Atmosphären (J. Puls uh101aw@usm.lmu.de)

Die physikalischen Parameter heißer Sterne werden hauptsächlich durch den Vergleich von beobachteten und synthetischen Spektren ermittelt, wobei letztere mit Hilfe sogenannter Modellatmosphärencodes berechnet werden. Eine der wichtigsten Komponenten dieser Simulationen bildet der Linienstrahlungstransport, der aufgrund der Expansion der äußeren Atmosphären dieser Sterne (= stellarer Wind) zweckmäßigerweise im mitbewegten Bezugssystem (comoving frame) gelöst und durch eine (hyperbolische) partielle Differentialgleichung beschrieben wird. In den an unserem Institut entwickelten numerischen Codes wird ein sogenanntes implizites Schema verwendet, das sich durch hohe Stabilität, aber relativ geringe Genauigkeit auszeichnet. Im Rahmen einer Bachelorarbeit soll ein alternatives semi-implizites Verfahren, das eine prinzipiell höhere Genauigkeit erlaubt, implementiert, getestet und mit dem impliziten Verfahren verglichen werden.

Projekt 2.3 (Masterarbeit): Modellatmosphären und synthetische Spektren für Wolf-Rayet-Sterne (J. Puls uh101aw@usm.lmu.de)

Der von unserer Arbeitsgruppe entwickelte Modellatmosphärencode “Fastwind” ist einer der weltweit verbreitetsten Codes zur Berechnung von optischen/IR-Spektren massereicher Sterne des Spektraltyps O und B. Die hier vorgestellte Masterarbeit zielt darauf ab, den Code schrittweise dahingehend zu erweitern, daß auch die Spektren von sogenannten Wolf-Rayet-Sternen synthetisiert werden können. Der wichtigste Unterschied der Atmosphären solcher Wolf-Rayet (WR) Sterne im Vergleich zu denjenigen “normaler” Sterne liegt in einer erheblich höheren Winddichte (praktisch alle optischen Linien werden hauptsächlich im Wind gebildet) und in einer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung: meistens ist die Helium- und Stickstoffhäufigkeit (Produkte des CNO-Zyklus) stark erhöht und die Wasserstoffhäufigkeit drastisch reduziert (bis zu Null). Die hier vorgestellte Arbeit erfordert starkes Interesse an der Implementierung numerischer Verfahren.

Projekt 2.4 (Masterarbeit): 3-D Strahlungstransport in stellaren Winden heißer Sterne (J. Puls uh101aw@usm.lmu.de)

In den letzten Jahren wurde erheblicher Fortschritt in der theoretischen Beschreibung stellarer Winde heißer Sterne erzielt, insbesondere im Hinblick auf den Einfluss von schneller Rotation und Magnetfeldern. Diese theoretischen Vorhersagen müssen nun anhand beobachteter Spektren überprüft werden, was eine Abkehr von der in gegenwärtigen Analysemethoden verwendeten sphärisch-symmetrischen Geometrie voraussetzt. Im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen und schon jetzt vorhandene Rechnerkapazitäten ist eine Behandlung in 3-dimensionaler kartesischer Geometrie vorteilhaft. In dieser Masterarbeit soll die Synthese von Windlinien, basierend auf einer solchen Geometrie und einem sog. Zwei-Niveau-Atom, ermöglicht werden, und zwei verschiedene Methoden (short bzw. long characteristics) verglichen werden. Die erzielten Genauigkeiten können für Spezialfälle durch einen Vergleich mit schon vorhandenen 1-D sphärisch-symmetrischen Rechnungen ermittelt werden. Vorliegende Masterarbeit bildet einen ersten Baustein für Modelle und Spektrumsyntheserechnungen von expandierenden Atmosphären in drei Dimensionen, und zukünftige Kopplungen mit hydrodynamischen Modellen.

Projekt 2.5 (Bachelorarbeit): Korrelation zwischen Röntgenstrahlungsemission und den fundamentalen Parametern heißer Sterne (T. Hoffmann hoffmann@usm.lmu.de, A. W. A. Pauldrach)

Mittels eines gleichzeitigen Vergleichs von beobachteten und zu berechnenden Röntgen- und UV-Spektren eines Samples von heißen Sternen soll eine mögliche Korrelation zwischen der Stärke der Röntgenemission und den fundamentalen Sternparametern untersucht werden. Dies wird es ermöglichen, die dynamischen Prozesse, die in den Atmosphären zur Produktion der Röntgenstrahlung führen, näher zu verstehen. Programmierkenntnisse in Fortran werden vorausgesetzt.

Projekt 2.6 (Bachelorarbeit): Berechnung des Massenverlustes von extrem massereichen Sternen (A. W. A. Pauldrach uh10107@usm.lmu.de, T. Hoffmann)

Für extrem massereiche Sterne, die in dichten Sternclustern durch Kollisions- und Verschmelzungsprozesse entstehen könnten und deren Massen bei bis zu wenigen tausend Sonnenmassen liegen würden, sollen mit einem im wesentlichen bestehenden Programm Massenverlustraten für ein Modellgitter berechnet werden (s.  http://www.usm.uni-muenchen.de/people/adi/RevBer/HotStars-OForT-Mod.html). Die berechneten Werte stellen wichtige Größen dar, um die Entwicklung solcher Objekte zu beschreiben und ihre Spektren zu berechnen, und auf diesem Wege zu überprüfen, ob sie in heutigen Starburst-Clustern tatsächlich vorhanden sind. Programmierkenntnisse in Fortran werden vorausgesetzt.

Projekt 2.7 (Masterarbeit): Perioden-Leuchtkraft-Relation von langperiodisch veränderlichen Sternen in M31 (J.Snigula snigula@usm.lmu.de, A. Riffeser arri@usm.lmu.de)

Im Vergleich zu kurzperiodisch veränderlichen Sternen wie Cepheiden oder RR-Lyrae sind langperiodisch veränderliche Sterne noch relativ wenig untersucht. In den letzen Jahren wurde auf Basis der OGLE-Daten erstmals für eine große Anzahl von Veränderlichen in den Magellanschen Wolken eine Perioden-Leuchtkraft-Relation aufgestellt. Ziel der Masterarbeit ist es, die langperiodisch Veränderlichen aus dem Pandromeda-Datensatz zu überprüfen, und aus den verfügbaren optischen und nah-infraroten Beobachtungen von M31 Helligkeiten zu gewinnen um die Perioden-Leuchtkraft-Relation zu erstellen und mit der publizierten Relation für die Magellanschen Wolken zu vergleichen.

Projekt 2.8 (Bachelorarbeit): Die Zukunft der Astronomie – neue Teleskope für die Entdeckung und Charakterisierung von Exoplaneten (Roberto Saglia saglia@mpe.mpg.de, Christian Obermeier chroberm@usm.lmu.de)

Exoplaneten sind ein aktives Forschungsgebiet und eine neue Generation von Teleskopen wird derzeit entwickelt, um verschiedene Aspekte von ihnen zu untersuchen oder zusätzliche Planeten zu entdecken. Ziel dieser Arbeit ist, einen Überblick über die bereits in der Planung befindlichen Teleskope und somit einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung der Beobachtungen zu geben.

Projekt 2.9 (Bachelorarbeit): Die statistische Verteilung von Planeten – ein Überblick (Roberto Saglia saglia@mpe.mpg.de, Christian Obermeier chroberm@usm.lmu.de)

Seit der ersten Entdeckung eines Exoplaneten um einen Hauptreihenstern im Jahr 2000 gibt es eine jährlich stark anwachsende Zahl von Entdeckungen verschiedener Planetentypen unter Verwendung von verschiedenen Methoden. Aufgrund der mittlerweile enormen Menge von mehreren Tausend bekannten Planeten ist es nun möglich, statistische Aussagen über die Häufigkeit von Planetentypen in Abhängigkeit vom Sterntyp und Umlaufbahn zu treffen. Ziel dieser Arbeit ist, die derzeitigen Kenntnisse zusammenzufassen, die verschiedenen Detektionsmethoden zu erläutern und die, eventuell voneinander abweichenden, Ergebnisse zu diskutieren.

Projekt 2.10 (Bachelorarbeit): Der Rossiter-McLaughlin Effekt – Vermessung von Sternrotationen mithilfe von Transits (Roberto Saglia saglia@mpe.mpg.de, Christian Obermeier chroberm@usm.lmu.de)

Der Rossiter-McLaughlin Effekt (RME) ist schon seit Jahrzehnten bekannt und wurde ursprünglich bei sich bedeckenden Doppelsternen entdeckt. In den letzten Jahren jedoch konnte dieser Effekt erstmals bei Planeten nachgewiesen werden und erlaubt es, die Rotation des Heimatsterns relativ zum Planeten zu bestimmen. Als eines von wenigen Observatorien wird der Wendelstein ab nächstem Jahr mit dem FOCES-Instrument in der Lage sein, diesen Effekt zu messen. Ziel dieser Arbeit ist, den RME durch Literaturarbeit zu beschreiben und die aktuellen Ergebnisse, und die daraus folgenden interessanten Konsequenzen für die Planetenentstehung, zusammenzufassen.

Projekt 2.11 (Bachelorarbeit): Supererden – Eigenschaften und Häufigkeiten (Roberto Saglia saglia@mpe.mpg.de, Christian Obermeier chroberm@usm.lmu.de)

Supererden, Felsplaneten mit Radien von mehr als dem zweifachen der Erde, sind in unserem Sonnensystem komplett unbekannt und stellen eine neue Population von Planeten dar. Ziel dieser Arbeit ist die Beschreibung dieser Population, wobei auch auf die Detektionsmethoden von Exoplaneten eingegangen werden sollte, und eine Studie ihrer Verbreitung. Die Ergebnisse der Forschung der letzten Jahre, in denen sich die Kenntnisse rapide vergrößert haben, sollen zusammengefasst werden.

3. Galaxien

H. Lesch (lesch@usm.lmu.de), R. Saglia (saglia@usm.lmu.de), J. Thomas (jthomas@mpe.mpg.de), OPINAS Group (http://www.mpe.mpg.de/1761897/Master-_und_Doktorarbeiten)

Projekt 3.1 (Bachelorarbeit): Dynamos in Galaxien (H. Lesch lesch@usm.lmu.de)

Alle Galaxien sind magnetisiert. Woher kommen galaktische Magnetfelder, wie werden sie aufrechterhalten und welche Struktur haben sie? Das sind die Fragen die uns umtreiben. Innerhalb der Arbeit soll mit analytischen Rechnungen ein Modell zur Verstärkung galaktischer Magnetfelder entwickelt werden.

Projekt 3.2 (Bachelorarbeit): Zur Ausbreitung kosmischer Strahlung in der Milchstraße (H. Lesch lesch@usm.lmu.de)

Die kosmische Strahlung stellt einen leichten, aber sehr druckvollen Anteil des interstellaren Mediums dar. Durch ihre Druckwirkung auf die Magnetfelder kann sie erheblich zum galaktischen Dynamo beitragen. In diesem Projekt sollen die Eigenschaften galaktischer kosmischer Strahlung und ihr Einfluss auf die Gamma-Emission untersucht werden.

Projekt 3.3 (Bachelorarbeit): Das Alter einer Galaxie (R. Saglia saglia@usm.lmu.de)

Wie wird das Alter einer Galaxie gemessen? Ziel dieser Arbeit ist die Beschreibung der Methoden zur Altersbestimmung vor Galaxien und ihrer Unsicherheiten. Wenn die Zeit reicht, kann man selber versuchen, aus vorhanden Spektren das Alter von ausgewählten Galaxien zu messen.

Projekt 3.4 (Bachelor-/Masterarbeit): Die Modellierung der Dynamik von stellaren Scheiben (R. Saglia saglia@usm.lmu.de, J. Thomas jthomas@mpe.mpg.de)

Die Modellierung von dreidimensionalen Galaxien wird oft mit der Schwarzschild-Methode durchgeführt. Man rechnet Sternbahnen in einem gegebenen Gravitationspotential und findet die optimale Mischung, die die gemessenen Daten am besten reproduzieren kann. Die Modellierung von Galaxien mit Scheiben, die fast zweidimensional sind, mit derselben Methode stellt Fragen, die noch ungelöst sind. Wie optimiert man die Berechnung des Potentials? Wie bestimmt man die richtige Regularisierung (d. h. die Glättung) der Lösung? Wie gut ist die Methode für realistische Galaxien? Während der Arbeit werden Lösungen zu diesen Fragen getestet und implementiert.

Projekt 3.5 (Bachelorarbeit): Massenbestimmung von supermassereichen schwarzen Löchern in Galaxienzentren (R. Saglia saglia@usm.lmu.de)

Wie werden die Massen von supermassereichen schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien gemessen? Wie gut sind sie? Wieviel Masse steckt insgesamt in diesen supermassereichen schwarzen Löchern? Die Ergebnisse der Forschung der letzten Jahren sollten zusammengefasst werden.

Projekt 3.6 (Masterarbeit): Dunkle Materie in Zwergellipsen (R. Saglia saglia@usm.lmu.de)

Elliptische Galaxien sind in massiven dunklen Halos eingebettet. Über die dunklen Halos der Zwergellipsen wissen wir aber wenig, weil die niedrigen Geschwindigkeiten ihrer Sterne schwer zu messen sind. Dank unseres neuen hochauflösenden zwei-dimensionalen Spektrographens VIRUS-W waren wir in der Lage, Spektren von mehreren Zwergellipsen des Virgo-Haufens zu messen. Ziel dieser Masterarbeit ist die Ausarbeitung und Analyse dieser Daten, die dynamische Modellierung und die Bestimmung der Dichte der dunklen Materie in diesen Galaxien.

4. Kosmologie, großräumige Strukturen und Gravitationslinsen

J. Weller (weller@usm.lmu.de), R. Saglia (saglia@usm.lmu.de), J. Mohr (jmohr@usm.lmu.de), S. Seitz (stella@usm.lmu.de), A. Riffeser (arri@usm.lmu.de), OPINAS Group (http://www.mpe.mpg.de/1761897/Master-_und_Doktorarbeiten)

Projekt 4.1 (Bachelorarbeit): Entfernungen zu Supernovae in verschiedenen kosmologischen Modellen (J. Weller weller@usm.lmu.de)

Für verschiedene Friedmann-Modelle sollen die Beziehung zwischen Entfernung und Rotverschiebung abgeleitet werden. Durch Vergleich mit Supernova-Daten sollen daraus Randbedingungen an die kosmologischen Parameter abgeleitet werden. Dies wird mit Hilfe sogenannter Monte-Carlo-Markov-Ketten analysiert. Wenn die Zeit reicht, kann die Analyse auf Modelle mit extra Dimensionen ausgeweitet werden.

Projekt 4.2 (Bachelorarbeit): Die Entwicklung der Größe der Galaxien (R. Saglia saglia@usm.lmu.de)

Eine Galaxie ändert ihre Größe im Laufe ihres Lebens. Ziel dieser Arbeit ist die Zusammenfassung der Ergebnisse die in den letzten Jahren publiziert worden sind. Wie wird die Größe einer Galaxie gemessen? Wie schnell ändert sich die Größe einer Galaxie mit der Zeit? Gibt es eine Abhängigkeit von der Masse der Galaxie? Warum ändert sich die Größe einer Galaxie mit der Zeit?

Projekt 4.3 (Masterarbeit): Vergleich von simulierten und beobachteten “red-sequence”-Galaxienhaufen (S. Seitz stella@usm.lmu.de, K. Dolag dolag@usm.lmu.de)

Der dominante Anteil von Galaxien in Galaxienhaufen sind “rote” Galaxien (S0 oder elliptische Galaxien), d.h. Galaxien ohne gegenwärtige Sternentstehung. Das führt dazu, dass sie sich im Farben-Magnituden-Raum auf der sogenannte “red sequence” befinden. In Multi-Band photometrischen Surveys (z.B. dem Dark Energy Survey DES) findet man Galaxienhaufen durch ihre red-sequence-Galaxienpopulation, und bestimmt ihre (photometrischen) Rotverschiebungen an Hand der Farben der red-sequence-Galaxien. Die Anzahl der roten Galaxien eines Galaxienhaufens wird benutzt um seine “Richness” festzulegen, eine Zahl, die stark mit der Gesamtmasse des Galaxienhaufens korreliert. Für viele Zwecke in der Kosmologie möchte man die in den Beobachtungen identifizierten Galaxienhaufen mit Galaxienhaufen, die numerisch im Kontext von Strukturbildung simuliert worden sind, vergleichen. Z.B. möchte man den genauen Zusammenhang zwischen Richness und Galaxienhaufenmasse und die zugehörige Streung wissen, oder man möchte wissen, wieviel dunkle Materie mit den einzelnen roten Galaxien assoziert ist (als Funktion ihrer Helligkeit und Position im Galaxienhaufen). Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Technik der Beobachter, Galaxienhaufen zu finden, auf simulierte Galaxienhaufen anwendbar zu machen, und Haufenkataloge mit Richness, roten Haufenmitgliedern und dunkle-Materie-Halo-Massen der individuellen Haufenmitglieder abzuleiten. Die Ergebnisse können dann mit den Ergebnissen aus den Beobachtungen verglichen werden, und es können die Ergebnisse von gegenwärtigen und zukünftigen Beobachtungen vorhergesagt werden.

Projekt 4.4 (Bachelorarbeit): Analyse des starken Linseneffekts von Galaxien mit HST-Daten (S. Seitz stella@usm.lmu.de, A. Riffeser arri@usm.lmu.de)

Aufgrund des starken Gravitationslinseneffekts können Galaxien Galaxien in ihrem Hintergrund in sogenannte Einstein-Ringe oder Mehrfachbilder abbilden. Sie werden untersuchen wie (dunkle und leuchtende) Materie in einer Vordergrundgalaxie verteilt sein muss um die beobachteten Bildkonfigurationen zu reproduzieren. Dafür werden Sie einen öffentlichen Linsen-Quellrekonstruktionscode benutzen und mehrere Linsensysteme untersuchen, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop (HST) beobachtet worden sind.

Projekt 4.5 (Masterarbeit): Galaxienhaufenmassenrekonstruktionen mit Hilfe des schwachen Gravitationslinseneffekts (S. Seitz stella@usm.lmu.de, T. Varga vargatn@usm.lmu.de)

Durch ihre (leuchtende und dunkle) Materiekomponenten verzerren Galaxienhaufen Lichtbündel die sie durchqueren. Dieser sogenannte schwache Gravitationslinseneffekt verändert die Form von Galaxien im Hintergrund von Galaxienhaufen und dreht die Hauptachsen (von ihren Ellipsoiden) vorwiegend tangential zu den Galaxienhaufenzentren. Man kann die relevanten Relationen invertieren und Massenkarten von Galaxienhaufen erstellen, ihre Profile und “totalen” Massen messen. Wir bieten Masterarbeiten auf diesem Thema, wobei die Daten entweder von unserem 2-m-Wendelsteinteleskop stammen, oder öffentliche Daten sind, oder Daten vom Dark Energy Survey DES benutzt werden.

Projekt 4.6 (Masterarbeit): Analyse des starken Linseneffekts in HST-clusters (S. Seitz stella@usm.lmu.de, A. Monna amonna@usm.lmu.de)

In den Zentren von Galaxienhaufen kann die entlang der Sichtlinie projizierte Materiedichte groß genug werden, so dass Objekte im Hintegrund solcher Galaxienhaufen in Mehrfachbilder or sogenannte giant gravitational Arcs abgebildet werden. Die Analyse dieses sogenannten starken Linseneffekts liefert die genauesten Massenbestimmungen für weit entfernte Galaxienhaufen. Zusätzlich kann man die Menge von dunkler Materie (d.h. die Größe von dunkle-Materie-Halos), die mit Galaxienhaufenmitgliedern assoziert ist, messen. Auf diese Weise kann man die Haufen-Subhalo-Massenfunktion bestimmen sowie die Menge von dunkler Materie die von den Halos abgelöst wird, wenn Galaxien in Galaxienhaufen fallen und sich durch ihre dichten Zentren hindurchbewegen.

Projekt 4.7 (Masterarbeit): Density Split Statistics (S. Seitz stella@usm.lmu.de, O. Friedrich oliverf@usm.lmu.de)

The evolution of the cosmic density field encodes powerful information on the laws of gravity as well as the initial conditions of the universe. So far, most experiments that quantify the large-scale structure of the universe only measured 2-point statistics of the density field. This means that they measured the amplitude of density fluctuations as a function of scale. This provides only a limited view of the large-scale structure and hence limited cosmological information. Within the Dark Energy Survey (DES) Collaboration we established a new method of analyzing the large-scale structure of the universe: Density Split Statistics (DSS). This method closes a major gap in current studies of the large-scale structure: it can disentangle gravitational non-linearities from non-trivial features in the relation between galaxies and matter! The reason for this is that DSS is sensitive to the skewness of density fluctuations (as opposed to only the amplitude). We are looking for a Master student with excellent mathematical skills to complement our work on density split statistics. This student will first familiarize herself/himself with our publications Friedrich & Gruen et al. (arXiv:1710.05162) and Gruen & Friedrich et al. (arXiv:1710.05045). These describe density splits of the gravitational lensing power spectrum. The student will then transfer our formalism to also incorporate density splits of the galaxy power spectrum.

5. Numerische und theoretische Astrophysik

A. Burkert (burkert@usm.lmu.de), B. Ercolano (ercolano@usm.lmu.de), K. Dolag (dolag@usm.lmu.de), B. Moster (moster@usm.lmu.de)

Bachelor- und Masterarbeiten auf dem Gebiet der numerischen und theoretischen Astrophysik können prinzipiell jederzeit in folgenden Bereichen angeboten werden:

  • Die Struktur der turbulenten interstellaren Materie (ISM) und die Entstehung von Molekülwolken
  • Entstehung von Planeten, Sternen und Sternhaufen
  • Sterne und deren Einfluss auf die umgebende interstellare Materie
  • Strahlungstransport
  • Galaxienentstehung und -evolution im kosmologischen Kontext (lokale Galaxien bis zu hoher Rotverschiebung, Galaxienhaufen, kosmisches Web, schwarze Löcher, selbstregulierende Sternentstehung)
  • Galaktische Dynamik
  • Aktive galaktische Kerne (AGN)
  • Ursprung und Natur der Gaswolke G2, nahe dem Zentrum der Milchstraße
  • Die Struktur und Entstehung von Dunkle-Materie-Halos
  • Magnetfelder und deren Rolle von kleinen bis zu kosmischen Skalen
  • Nutzung und Weiterentwicklung von Simulationssoftware auf parallelisierten CPUs oder GPUs (Grafikprozessoren); unsere hydrodynamischen Codes basieren auf Teilchen (SPH/N-Body), Gitter (Grid), oder dem Moving-Mesh- oder Meshless-Verfahren
  • Software zur dreidimensionalen Datenvisualisierung

Konkrete Themen werden in der Regel im Zusammenhang mit laufenden Forschungsprojekten gewählt. Mehr Informationen über aktuelle und abgeschlossene Projekte finden sich auf der Homepage der CAST-Gruppe.

Letzte Änderung 12. Dezember 2017 20:25 durch Webmaster (webmaster@usm.uni-muenchen.de)