Forschungsdisziplinen
Unsere multidisziplinären Forschungsprogramme synthetisieren Beobachtungsdaten von Boden- und Weltraumteleskopen mit Supercomputer-hydrodynamischen Simulationen und theoretischer Astrophysik.
Exoplanetare Atmosphären & Bewohnbarkeit
Charakterisierung chemischer Spektren und der Klimadynamik von Welten jenseits unseres Sonnensystems.
Über 5.600 bestätigte Exoplaneten haben unser Verständnis planetarer Architekturen revolutioniert. Mittels Transmissions- und Emissionsspektroskopie messen Astronomen, wie Sternenlicht während eines Transits durch die Atmosphäre eines Exoplaneten gefiltert wird. Mit Teleskopen wie JWST und Ariel weisen wir Wasserdampf, Kohlendioxid und Schwefeldioxid nach und erforschen potenzielle Biomarker-Kandidaten wie Dimethylsulfid (DMS) auf hyzeanischen Welten.
Schwarze-Löcher-Physik & Extreme Gravitation
Erforschung der Ereignishorizonte supermassereicher und stellarer Raumzeitsingularitäten.
Entstanden durch katastrophalen Gravitationskollaps oder den direkten Kollaps von Primärkeimen im frühen Universum, krümmen schwarze Löcher die Raumzeit so extrem, dass innerhalb ihres Ereignishorizonts nichts – nicht einmal Licht – entkommen kann. Unter Verwendung globaler Interferometrienetzwerke wie dem Event Horizon Telescope (EHT) und Hochenergie-Observatorien wie Chandra und NuSTAR untersuchen Forscher relativistische Jets, Akkretionsscheibenphysik, Photonenringe und die thermodynamische Entropie schwarzer Löcher.
Dunkle Materie & Dunkle Energie
Entschlüsselung der zu 95 % unsichtbaren kosmischen Struktur, die die Expansion und galaktische Klumpung antreibt.
Kosmologische Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (Planck), baryonischer akustischer Oszillationen und von Typ-Ia-Supernovae zeigen, dass unser Universum eine beschleunigte Expansion durchläuft, die von dunkler Energie angetrieben wird (quantifiziert durch die kosmologische Konstante Lambda oder sich entwickelnde Quintessenzfelder). Gleichzeitig belegen Galaxienrotationskurven und schwacher Gravitationslinseneffekt gewaltige unsichtbare Halos aus dunkler Materie, die von unterirdischen Xenon-/Argon-Detektoren und Weitfeld-Weltraumteleskopen wie Euclid und Roman untersucht werden.
Astrobiologie & Ozeanwelten
Erforschung der Ursprünge des Lebens und Suche nach bewohnbaren Nischen im gesamten Sonnensystem.
Die Astrobiologie schlägt eine Brücke zwischen Astrophysik, Molekularbiologie, Planetengeologie und Ozeanographie. Zu den wichtigsten Zielen gehören der Jupitermond Europa, der Saturnmond Enceladus (der salzhaltige hydrothermale Plumes mit Methan, Wasserstoff und Phosphor in den Weltraum ausstößt), Titan (mit Seen aus flüssigem Methan/Ethan und komplexen organischen Tholinen) und die alten sedimentären Tonbetten des Mars.
Gravitationswellen-Astronomie & Multimessanger-Astrophysik
Dem Lauschen von Kräuselungen in der Raumzeit, die von kollidierenden Neutronensternen, Schwarzen Löchern und dem frühen Universum erzeugt werden.
Gravitationswellen wurden 1916 von Albert Einstein vorhergesagt und 2015 zum ersten Mal direkt von LIGO nachgewiesen. Sie sind Schwingungen in der Krümmung der Raumzeit. Durch die Kombination von Gravitationswellen-Observatorien (LIGO, Virgo, KAGRA) mit elektromagnetischen Teleskopen (Gammastrahlung, optisch, Radio) und Neutrino-Observatorien (IceCube) klärt die Multi-Messenger-Astronomie die Nukleosynthese von schweren Elementen im r-Prozess (Gold, Platin) auf und kartiert relativistische Verschmelzungen.
Heliophysik & Solar-Terrestrische Dynamik
Entschlüsselung des magnetischen Motors der Sonne, des Rätsels der koronalen Erwärmung und der Gefahren durch Weltraumwetter.
Mithilfe der Parker Solar Probe (die sich der Photosphäre bis auf 3,8 Millionen Meilen bei 430.000 mph nähert) und der Mission Solar Orbiter untersuchen Heliophysiker die magnetische Rekonnexion, die Teilchenbeschleunigung bei Sonneneruptionen, koronale Massenauswürfe (CMEs) und den überschallschnellen Sonnenwind, um globale Satellitenkonstellationen, Stromnetze und interplanetare Astronautenmissionen zu schützen.
Quantenkosmologie & Kosmische Inflation
Erforschung der quantenmechanischen Ursprünge des Urknalls, der kosmischen Topologie und der Raumzeitstruktur.
Die Quantenkosmologie untersucht den Zustand des Universums auf der Planck-Skala (10⁻⁴³ Sekunden nach der anfänglichen Singularität). Durch die Analyse von Modellen der kosmischen Inflation bildeten Quantenfluktuationen den Keim für die großräumige Struktur von Galaxien, kosmischen Hohlraumnetzwerken und den Temperaturschwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung.