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Bachelorarbeiten
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:
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:
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:
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 1.4:
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 1.5:
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:
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 2.2:
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 2.3:
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 2.4:
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 2.5:
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 2.6:
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 2.7:
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)
Projekt 3.1:
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:
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:
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:
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:
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.
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)
Projekt 4.1:
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:
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:
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.
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.
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