Das „GoldeneZeitalter“ derRadioastronomiehat begonnen

Vom elektromagnetischen Licht über Felder und Teilchen bis zu den offenen Fragen der modernen Physik.

Grundlagen-Grafiken

Vom Licht bis zur Materie

Das Elektromagnetische Spektrum

Ein Spektrum, viele Wege, das Universum zu beobachten.

Lange WellenKurze Wellen →
höhere Frequenz und Photonenenergie
  1. 1 Längere Radiowellen

    Länger als 1 m

    Pulsare, kaltes Gas und kosmische Magnetfelder.

  2. 2 Mikrowellen

    1 m bis 1 mm

    Kosmischer Mikrowellenhintergrund; Teil des Radiobereichs.

  3. 3 Infrarot

    1 mm bis 780 nm

    Wärmestrahlung und Staub; nahes bis fernes Infrarot.

  4. 4 Sichtbares Licht

    780 bis 380 nm

    Der kleine Bereich, den unsere Augen wahrnehmen.

  5. 5 Ultraviolett

    380 bis 10 nm

    Heiße Sterne und Übergänge in Atomen.

  6. 6 Röntgen

    10 bis 0,01 nm

    Millionengrad heißes Gas und Materie nahe kompakten Objekten.

  7. 7 Gamma

    Kürzer als 0,01 nm

    Kernprozesse und extreme kosmische Teilchenbeschleuniger.

H I · rund 21 cm · Bereich 2Die Spektrallinie neutralen Wasserstoffs liegt im Radiobereich, bei etwa 1,42 GHz. In der hier verwendeten Einteilung gehört sie zu den Mikrowellen.

Hα · rund 656,3 nm · Bereich 4Diese Wasserstofflinie liegt im roten sichtbaren Licht und macht beispielsweise ionisierte Gasnebel sichtbar.

Einheiten: mm = Millimeter; nm = Nanometer. 1 mm = 1.000.000 nm. GHz = Gigahertz: 1 GHz entspricht einer Milliarde Schwingungen pro Sekunde.

Wellenlängen im Vakuum. Die Grenzen sind Konventionen; Röntgen- und Gammastrahlung überlappen und werden auch nach ihrer Entstehung unterschieden. Die Wellenzeichnung ist schematisch, nicht maßstäblich.

NASA: Das elektromagnetische Spektrum ↗

Elemente als kosmische Herkunftskarte

Die Materie unserer Welt hat viele kosmische Ursprünge.

Ein Element kann auf mehreren Wegen entstehen. Entscheidend sind auch seine Isotope: Atomkerne mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.

  1. Urknall

    Wasserstoff, der größte Teil des Heliums und Spuren von Lithium.

  2. Kosmische Strahlung

    Teilchenkollisionen zertrümmern Atomkerne und erzeugen insbesondere Beryllium, Bor und einen Teil des Lithiums.

  3. Sterne geringer und mittlerer Masse

    Sie liefern Kohlenstoff und Stickstoff. Langsamer Neutroneneinfang in späten Sternphasen bildet zudem viele schwere Isotope, etwa von Barium.

  4. Massereiche Sterne

    Kernreaktionen im Stern und bei seiner Explosion liefern unter anderem Sauerstoff, Magnesium und Silicium.

  5. Explosionen Weißer Zwerge

    Thermonukleare Supernovae vom Typ Ia liefern einen großen Anteil der Eisen-Gruppen-Elemente, darunter Eisen und Nickel.

  6. Verschmelzende Neutronensterne

    Schneller Neutroneneinfang erzeugt schwere Kerne, etwa von Gold, Platin und Uran. Weitere extreme Sternexplosionen werden als zusätzliche Orte untersucht.

  7. Radioaktiver Zerfall

    Instabile Kerne wandeln sich um. Radon und Polonium treten in natürlichen Zerfallsreihen auf; auch Blei erhält solche Beiträge.

  8. Herstellung im Labor

    Reaktoren und Beschleuniger erzeugen künstliche Kerne. Die superschweren Elemente bis Oganesson sind nur aus der Herstellung im Labor bekannt.

Die Beispiele zeigen wichtige Bildungswege, keine ausschließlichen Herkunftsorte oder festen Prozentanteile. Insbesondere die Beiträge verschiedener Orte zum schnellen Neutroneneinfang sind weiterhin Gegenstand der Forschung.

Alle 118 Elemente im Periodensystem

Ordnungszahl, Symbol und Name. Auf kleinen Bildschirmen stehen die Elemente fortlaufend nach Ordnungszahl; auf großen Bildschirmen in der Periodensystem-Anordnung mit ausgelagerten Lanthanoiden und Actinoiden.

Farben und Kennziffern entsprechen den acht Bildungswegen oben. Mehrere Farbzonen zeigen mehrere Herkunftswege, keine Mengenanteile.

  1. 1HWasserstoffHerkunftszuordnung: Urknall.
  2. 2HeHeliumHerkunftszuordnung: Urknall.
  3. 3LiLithiumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  4. 4BeBerylliumHerkunftszuordnung: Kosmische Strahlung.
  5. 5BBorHerkunftszuordnung: Kosmische Strahlung.
  6. 6CKohlenstoffHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  7. 7NStickstoffHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  8. 8OSauerstoffHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  9. 9FFluorHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  10. 10NeNeonHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  11. 11NaNatriumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  12. 12MgMagnesiumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  13. 13AlAluminiumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  14. 14SiSiliciumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  15. 15PPhosphorHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  16. 16SSchwefelHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne; Explosionen Weißer Zwerge.
  17. 17ClChlorHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  18. 18ArArgonHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne; Explosionen Weißer Zwerge.
  19. 19KKaliumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  20. 20CaCalciumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne; Explosionen Weißer Zwerge.
  21. 21ScScandiumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  22. 22TiTitanHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  23. 23VVanadiumHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  24. 24CrChromHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  25. 25MnManganHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  26. 26FeEisenHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  27. 27CoCobaltHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  28. 28NiNickelHerkunftszuordnung: Explosionen Weißer Zwerge.
  29. 29CuKupferHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne; Explosionen Weißer Zwerge.
  30. 30ZnZinkHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne; Explosionen Weißer Zwerge.
  31. 31GaGalliumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  32. 32GeGermaniumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  33. 33AsArsenHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  34. 34SeSelenHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  35. 35BrBromHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  36. 36KrKryptonHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  37. 37RbRubidiumHerkunftszuordnung: Massereiche Sterne.
  38. 38SrStrontiumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  39. 39YYttriumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  40. 40ZrZirconiumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  41. 41NbNiobHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  42. 42MoMolybdänHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  43. 43TcTechnetiumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  44. 44RuRutheniumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  45. 45RhRhodiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  46. 46PdPalladiumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  47. 47AgSilberHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  48. 48CdCadmiumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  49. 49InIndiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  50. 50SnZinnHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  51. 51SbAntimonHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  52. 52TeTellurHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  53. 53IIodHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  54. 54XeXenonHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  55. 55CsCaesiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  56. 56BaBariumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  57. 57LaLanthanHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  58. 58CeCerHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  59. 59PrPraseodymHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  60. 60NdNeodymHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  61. 61PmPromethiumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  62. 62SmSamariumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  63. 63EuEuropiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  64. 64GdGadoliniumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  65. 65TbTerbiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  66. 66DyDysprosiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  67. 67HoHolmiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  68. 68ErErbiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  69. 69TmThuliumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  70. 70YbYtterbiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  71. 71LuLutetiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  72. 72HfHafniumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  73. 73TaTantalHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  74. 74WWolframHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  75. 75ReRheniumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  76. 76OsOsmiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  77. 77IrIridiumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  78. 78PtPlatinHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  79. 79AuGoldHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  80. 80HgQuecksilberHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  81. 81TlThalliumHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse.
  82. 82PbBleiHerkunftszuordnung: Sterne geringer und mittlerer Masse; Verschmelzende Neutronensterne.
  83. 83BiBismutHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  84. 84PoPoloniumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  85. 85AtAstatHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  86. 86RnRadonHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  87. 87FrFranciumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  88. 88RaRadiumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  89. 89AcActiniumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  90. 90ThThoriumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  91. 91PaProtactiniumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  92. 92UUranHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  93. 93NpNeptuniumHerkunftszuordnung: Radioaktiver Zerfall.
  94. 94PuPlutoniumHerkunftszuordnung: Verschmelzende Neutronensterne.
  95. 95AmAmericiumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  96. 96CmCuriumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  97. 97BkBerkeliumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  98. 98CfCaliforniumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  99. 99EsEinsteiniumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  100. 100FmFermiumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  101. 101MdMendeleviumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  102. 102NoNobeliumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  103. 103LrLawrenciumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  104. 104RfRutherfordiumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  105. 105DbDubniumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  106. 106SgSeaborgiumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  107. 107BhBohriumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  108. 108HsHassiumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  109. 109MtMeitneriumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  110. 110DsDarmstadtiumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  111. 111RgRöntgeniumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  112. 112CnCoperniciumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  113. 113NhNihoniumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  114. 114FlFleroviumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  115. 115McMoscoviumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  116. 116LvLivermoriumHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  117. 117TsTennessHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
  118. 118OgOganessonHerkunftszuordnung: Herstellung im Labor.
Einordnung und Quellen

Farben und Kennziffern beziehen sich auf die acht Bildungswege oben. Mehrere Streifen bedeuten mehrere zugeordnete Wege, nicht gleiche Mengenanteile. Vereinfachte Hauptquellen auf der Erde nach NASA / Jennifer Johnson (2021); keine vollständige Auflistung aller Isotopenquellen. Kleine Beiträge und alternative Entstehungsorte sind nicht abgebildet. „Herstellung im Labor“ bezeichnet die irdische Verfügbarkeit, nicht den Ausschluss einer kurzzeitigen kosmischen Entstehung.

IUPAC: Periodensystem ↗ · Herkunftszuordnung: NASA / Jennifer Johnson (2021) ↗ · Fachübersicht: Ursprung der Elemente (PDF, Englisch) ↗

Der Baukasten der Teilchenphysik

Materieteilchen, Austauschteilchen und das Higgs-Boson.

Quarks

1. Generation2. Generation3. Generation
  • Up
  • Charm
  • Top
  • Down
  • Strange
  • Bottom

Drei Generationen. Up und Down bilden unter anderem Protonen und Neutronen. Quarks tragen Farbladung und treten nicht als freie Einzelteilchen auf.

Leptonen

1. Generation2. Generation3. Generation
  • Elektron
  • Myon
  • Tau
  • Elektron-Neutrino
  • Myon-Neutrino
  • Tau-Neutrino

Elektron, Myon und Tau sind elektrisch geladen. Ihre jeweiligen Neutrinos sind elektrisch neutral. Zu den Materieteilchen gehören außerdem die Antiteilchen.

Austauschteilchen

  • Photon
  • 8 Gluonen
  • W-Bosonen
  • Z-Boson

Bosonen vermitteln die elektromagnetische, starke und schwache Wechselwirkung.

Higgs-Boson und Higgs-Feld

Das Higgs-Boson ist eine Anregung des Higgs-Feldes. Die Kopplung an dieses Feld gibt W- und Z-Bosonen sowie geladenen Fermionen ihre Masse. Der größte Teil der Masse von Protonen und Neutronen stammt dagegen aus der Energie der starken Wechselwirkung.

Starke Wechselwirkung

Gluonen vermitteln die Bindung der Quarks. Eine verbleibende Kernkraft bindet Protonen und Neutronen in Atomkernen.

Elektromagnetismus

Photonen vermitteln die Wechselwirkung elektrisch geladener Teilchen. Sie bestimmt unter anderem Atomhüllen und chemische Bindungen.

Schwache Wechselwirkung

W- und Z-Bosonen vermitteln Prozesse wie den Betazerfall. Die schwache Wechselwirkung ist auch für Kernreaktionen in Sternen wichtig.

Von Quarks zum Atom

Proton

u + u + d

Zwei Up-Quarks und ein Down-Quark bilden den Valenzquarkinhalt. Die elektrische Gesamtladung beträgt +1 e.

Vereinfachtes Valenzquarkmodell: Protonen und Neutronen enthalten außerdem Gluonen und dynamische Quark-Antiquark-Beiträge. Die Skizze zeigt weder Größenverhältnisse noch feste Teilchenbahnen.

CERN: Quarks und Teilchen ↗ · CMS: Das Innere des Protons ↗

CERN: Standardmodell ↗ · CERN: Higgs-Boson ↗

Die Formel des Standardmodells

Diese kompakte Schreibweise fasst mehrere Bausteine der bekannten Materie und ihrer Wechselwirkungen zusammen. Sie ist keine einzelne Schulformel, sondern eine Kurzschrift für das Standardmodell.

Auf Vorträgen wird diese Form oft verwendet, weil sie symbolisch ausdrückt:

„Mit dieser Formel beschreiben wir (fast) alle bekannten Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen.“

Warum ist diese Formel so berühmt

Viele Vorhersagen des Standardmodells wurden mit hoher Präzision bestätigt. Die erreichbare Genauigkeit hängt vom untersuchten Prozess ab. Der Higgs-Boson-Nachweis 2012 war ein spektakulärer Erfolg dieser Theorie.

ℒ=
−14FμνFμν 1 · Eichfelder + Erklärung öffnen− Erklärung schließen

Die Eichfelder beschreiben die Vermittler der elektromagnetischen, schwachen und starken Wechselwirkung:

  • Photonen für den Elektromagnetismus
  • W+, W− und Z0 für die schwache Wechselwirkung
  • Gluonen für die starke Wechselwirkung

Das Fμν in der Formel steht daher stellvertretend für mehrere Feldstärken. Für diese Seite ist das die Brücke zu Licht, Magnetfeldern, Magnetaren und Radioastronomie.

+iψ¯D̸ψ 2 · Fermionen + Erklärung öffnen− Erklärung schließen

Dieser Teil beschreibt Quarks und Leptonen sowie ihre Wechselwirkungen mit den Eichfeldern. Dazu gehören:

  • Elektronen, Myonen und Tauonen
  • Neutrinos
  • Up-, Down-, Charm-, Strange-, Top- und Bottom-Quarks

Die Fermionfelder werden hier mit ψ zusammengefasst. Die kovariante Ableitung Dμ enthält ihre Kopplung an die Eichfelder. Das durchgestrichene D fasst diese Ableitung mit den Dirac-Matrizen zusammen.

+ψ¯iyijψjϕ 3 · Yukawa-Kopplung + Erklärung öffnen− Erklärung schließen

Die Yukawa-Kopplungen verbinden Fermionen mit dem Higgs-Feld. Nach der elektroschwachen Symmetriebrechung ergeben sich daraus die Massen der geladenen Fermionen. Neutrinomassen benötigen eine Erweiterung des minimalen Standardmodells.

  • ψi: ein Fermion
  • ψj: ein anderes Fermion
  • Yij: die Yukawa-Kopplung
  • φ: das Higgs-Feld

Die Matrix Yij bestimmt letztlich, wie stark ein Teilchen an das Higgs-Feld koppelt. Deshalb ist beispielsweise das Top-Quark viel schwerer als das Elektron.

+h.c. 4 · Hermitesche Ergänzung + Erklärung öffnen− Erklärung schließen

h.c. bedeutet hermitian conjugate und ergänzt den hermitesch konjugierten Ausdruck zum Yukawa-Term. Zusammen ergeben sie einen hermiteschen Beitrag zur Lagrangedichte.

Der Grund ist wichtig: Beobachtbare physikalische Größen müssen reell sein. Der zusätzliche Term stellt sicher, dass die Gesamt-Lagrangedichte diese Eigenschaft besitzt.

+|Dμϕ|2 5 · Higgs-Kinetik + Erklärung öffnen− Erklärung schließen

Dieser Term beschreibt Änderungen des Higgs-Feldes in Raum und Zeit und seine Kopplung an die elektroschwachen Eichfelder.

−V(ϕ) 6 · Higgs-Potential + Erklärung öffnen− Erklärung schließen

Das Potential beschreibt die potentielle Energie des Higgs-Feldes.

Das ist der berühmte „Mexikanerhut“. Obwohl die kompakte Formel nur V(φ) schreibt, steckt meist etwas in dieser Art dahinter:

V(φ) = μ2|φ|2 + λ|φ|4

Je nach Konvention kann das Vorzeichen anders geschrieben werden. Entscheidend ist: Dieses Potential führt dazu, dass das Higgs-Feld im Vakuum einen von null verschiedenen Wert annimmt. Das ist die Grundlage des Higgs-Mechanismus.

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Tippe auf ein Symbol, um seine Bedeutung zu lesen.

Wähle ein Symbol.

Kompakte Schreibweise nach CERN, keine ausgeschriebene vollständige Lagrangedichte. CERN: Die Standardmodell-Formel ↗

Die Kandidaten für Dunkle Materie

Dunkle Materie leuchtet nicht. Wir erkennen sie daran, wie ihre Schwerkraft Galaxien, Galaxienhaufen und Licht beeinflusst. Woraus sie besteht, ist weiterhin unbekannt.

84,4 %
der gesamten Materie im Universum ist Dunkle Materie, im ΛCDM-Referenzmodell der PDG-Übersicht 2025.
Hauptbestandteil offen
Kein Kandidat ist als Hauptbestandteil Dunkler Materie bestätigt. Bekannte Neutrinos existieren, reichen dafür aber nicht aus.

Entdecke die fünf Kandidatengruppen. Klicke oder tippe auf eine Gruppe, um Beispiele, Einordnung und Suchmethoden zu öffnen. Die alternative Erklärung durch modifizierte Gravitation steht getrennt darunter.

01Leichte BosonenHypothetische Teilchen/Felder+ Gruppe öffnen− Gruppe schließen

Sehr leichte Teilchen oder Felder, die nur schwach mit normaler Materie wechselwirken.

  • QCD-Axionen
  • Axionähnliche Teilchen
  • Ultraleichte oder „fuzzy“ Dunkle Materie
  • Dunkle Photonen

MADMAX sucht gezielt nach QCD-Axionen.

02NeutrinosBekannt und hypothetisch unterscheiden+ Gruppe öffnen− Gruppe schließen

Bekannte Neutrinos besitzen Masse, bewegen sich aber zu schnell und erklären nur einen kleinen Teil der nichtbaryonischen Materie.

  • Standardmodell-Neutrinos: vorhanden, aber nicht ausreichend
  • Sterile Neutrinos: hypothetische Kandidaten für warme Dunkle Materie
03Teilchen an der schwachen SkalaKein bestätigter Dunkle-Materie-Nachweis+ Gruppe öffnen− Gruppe schließen

Teilchen mit Massen und Wechselwirkungen in der Nähe der elektroschwachen Skala waren lange die wichtigste Suchrichtung.

  • WIMPs
  • Neutralinos aus supersymmetrischen Modellen
  • Modelle mit Extra-Dimensionen oder Little-Higgs-Teilchen
  • Vereinfachte Modelle und effektive Feldtheorien

Direkte Suchen haben viele einfache Modelle stark eingeschränkt, aber nicht den gesamten Bereich ausgeschlossen.

04Makroskopische ObjekteStark eingeschränkt, nicht pauschal ausgeschlossen+ Gruppe öffnen− Gruppe schließen

Nicht jeder Vorschlag ist ein neues Elementarteilchen. Auch schwere, nicht leuchtende Objekte wurden untersucht.

  • Primordiale Schwarze Löcher
  • Andere hypothetische makroskopische Objekte
  • MACHOs wie lichtschwache Sterne oder kompakte Sternreste

Beobachtungen zeigen, dass gewöhnliche MACHOs nicht die gesamte Dunkle Materie bilden. Primordiale Schwarze Löcher bleiben nur in begrenzten Massenbereichen offen.

05Weitere Teilchen und dunkle SektorenModellabhängige Hypothesen+ Gruppe öffnen− Gruppe schließen

Dunkle Materie muss weder aus nur einer Teilchenart bestehen noch an die elektroschwache Skala gebunden sein.

  • Supermassive oder superleichte Dunkle Materie
  • Selbstwechselwirkende Dunkle Materie
  • Teilchen aus einem verborgenen dunklen Sektor
  • Asymmetrische oder aus mehreren Komponenten bestehende Dunkle Materie

Warum gibt es so viele Kandidaten?

Nur indirekt sichtbar: Dunkle Materie verrät sich bisher ausschließlich durch ihre gravitative Wirkung.

Viele Größenordnungen: Beobachtungen reichen von Zwerggalaxien bis zur Entwicklung des gesamten Universums.

Physik jenseits des Standardmodells: Das Standardmodell enthält kein Teilchen, das die gesamte Dunkle Materie erklärt.

Natur weiterhin offen: Dunkle Materie könnte aus einem Kandidaten, mehreren Komponenten oder bislang unbekannter Physik bestehen.

Keine der vorgeschlagenen Erklärungen ist als Lösung für den Hauptanteil Dunkler Materie bestätigt. Das ist nicht dasselbe wie ein fehlender Nachweis ihrer gravitativen Wirkung.

Die vier Maxwell-Gleichungen

Die vier Maxwell-Gleichungen bilden das theoretische Fundament der klassischen Elektrodynamik. Sie beschreiben, wie elektrische und magnetische Felder entstehen und wie sie sich gegenseitig beeinflussen.

Zusammen mit der Lorentzkraft erklären sie alle klassischen Phänomene des Elektromagnetismus.

James Clerk Maxwell erweiterte das ursprüngliche Ampèresche Gesetz um den Verschiebungsstrom. Dadurch wurde die Theorie elektromagnetischer Wellen mathematisch vollständig, und Licht konnte als elektromagnetische Welle verstanden werden.

Abschnitt öffnen
Wie die vier Gleichungen zusammenhängen
1Elektrische Ladungerzeugt elektrischen Fluss 2Magnetisches Feldseine Feldlinien bleiben geschlossen 3Veränderliches Magnetfelderzeugt ein elektrisches Wirbelfeld 4Strom und veränderliches elektrisches Felderzeugen ein Magnetfeld

Hier stehen die makroskopischen Gleichungen in SI-Einheiten. D und H berücksichtigen die Materialbeschreibung; ρ und j bezeichnen freie Ladungen und Ströme. Im Vakuum gilt D = ε₀ E und B = μ₀ H. ∂/∂t bedeutet zeitliche Änderung.

E
Elektrisches Feld
D
Elektrische Flussdichte
B
Magnetisches Feld
H
Magnetische Feldstärke
ρ
Freie elektrische Ladungsdichte
j
Freie elektrische Stromdichte
1

Gaußsches Gesetz der Elektrizität

∇ · D = ρErklärung öffnen / schließen

Elektrische Ladungen sind Quellen oder Senken des elektrischen Feldes. Ein elektrisches Feld breitet sich von positiven Ladungen aus und endet an negativen Ladungen.

Comic einer positiven Ladung mit nach außen gerichteten Feldlinien und einer kleinen blauen Begleitfigur.
Symbole verstehen

D ist die elektrische Flussdichte, ρ die freie Ladungsdichte. ∇ · misst, ob in einem kleinen Volumen mehr Feldfluss hinaus- als hineingeht.

Im Alltag

Beispiel: eine positiv geladene Kugel. Außerhalb zeigen die elektrischen Feldlinien nach außen.

2

Gaußsches Gesetz des Magnetismus

∇ · B = 0Erklärung öffnen / schließen

In dieser Form der Maxwell-Gleichungen gibt es keine magnetischen Quellen oder Senken. Isolierte magnetische Monopole sind bislang nicht nachgewiesen.

Stabmagnet mit geschlossenen Feldlinien, außen vom roten zum blauen Pol und innen zurück.
Symbole verstehen

B ist die magnetische Flussdichte. ∇ · B = 0 bedeutet: Durch jede geschlossene Oberfläche geht insgesamt genauso viel magnetischer Fluss hinein wie hinaus.

Im Alltag

Beispiel: ein Stabmagnet. Außerhalb verlaufen die Linien vom Nord- zum Südpol, im Inneren weiter zurück.

3

Induktionsgesetz

∇ × E = −∂B/∂tErklärung öffnen / schließen

Ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Wirbelfeld. Darauf beruhen unter anderem Generatoren und Transformatoren.

Comic einer Spule mit einfallenden Magnetfeldpfeilen und einem daneben dargestellten elektrischen Wirbelfeld.
Symbole verstehen

E ist das elektrische Feld. ∇ × beschreibt seine Wirbelstruktur. ∂B/∂t steht für die zeitliche Änderung des Magnetfeldes. Das Minuszeichen bestimmt die Umlaufrichtung.

Im Alltag

Beispiel: Im Transformator erzeugt der wechselnde magnetische Fluss eine Spannung in der zweiten Spule. Ein ruhendes, unveränderliches Magnetfeld genügt dafür nicht.

4

Ampère-Maxwellsches Gesetz

∇ × H = j + ∂D/∂tErklärung öffnen / schließen

Elektrische Ströme und zeitlich veränderliche elektrische Felder erzeugen Magnetfelder. Der Verschiebungsstrom ist entscheidend dafür, dass Licht und Radiowellen durch den leeren Raum wandern können.

Comic eines stromdurchflossenen Leiters mit Sonnenbrille und umlaufenden Magnetfeldlinien.
Symbole verstehen

H ist die magnetische Feldstärke, j die freie Stromdichte. ∂D/∂t ist die Verschiebungsstromdichte: Auch eine Änderung des elektrischen Feldes trägt zur Wirbelstruktur von H bei.

Im Alltag

Beispiel: Beim Laden eines Kondensators fließt Strom in den Zuleitungen. Zwischen den Platten wächst das elektrische Feld, obwohl dort im idealen Isolator kein Leitungsstrom fließt.

Vertiefung und HerleitungOpenStax: Maxwell-Gleichungen und elektromagnetische WellenExterne Quelle in einem neuen Tab öffnen ↗

Das Inventar der Webseite

Du möchtest nicht der Reihenfolge folgen? Im Themen-Netzwerk gelangst du direkt zu allen Bereichen, Experimenten und Missionen.

Wähle einen Bereich und entdecke Themen, Experimente, Observatorien und Hintergründe dieser Webseite.

Leuchtend umrandete Felder führen direkt zum jeweiligen Bereich. Beim Berühren oder Fokussieren erscheint vorher eine kurze Einordnung.

Interaktives Themen-Netzwerk mit 22 direkt anwählbaren Bereichen der Webseite. Auf kleinen Bildschirmen werden dieselben Ziele als gruppierte Liste angezeigt.

Magnetare

Allgemeines Wissen

Ein schneller Einstieg in Magnetare: erst die wichtigsten Fakten, danach vertiefende Details zum Aufklappen.

Einstieg ohne Fachnebel

„Magnetare sind keine Randnotiz des Universums. Sie sind seine Extremform.“

So liest du diesen Bereich

Erst die Kurzfakten, dann die Vertiefung. Die Details sind für alle gedacht, die wirklich in den Keller der Materie wollen.

Werte-Legende zu Magnetfeldern

Je nach Quelle, Modellannahme und Feldkomponente können unterschiedliche Größenordnungen genannt werden. Diese Seite unterscheidet zwischen abgeleitetem Oberflächenfeld, lokalen oder internen Feldannahmen und populärwissenschaftlichen Näherungen.

Viele astronomische Kataloge verwenden noch das cgs-System und geben Magnetfelder in Gauss an. Auf dieser Webseite werden Magnetfelder möglichst einheitlich in Tesla angezeigt: 1 Tesla = 10.000 Gauss, also 1 Gauss = 0,0001 Tesla.

Kosmische Extremmaschine

Magnetar im Überblick

Ein winziger Sternenrest mit extremen Eigenschaften: klein wie eine Stadt, schwerer als die Sonne und geprägt von gewaltigen Magnetfeldern.

  1. ObjekttypNeutronenstern

    Ultradichter Rest nach der Explosion eines massereichen Sterns.

  2. Durchmesseretwa 20 Kilometer

    Damit ist das gesamte Objekt ungefähr so groß wie eine Stadt.

  3. Masseoft etwa 1,4 Sonnenmassen

    Mehr Masse als die Sonne, zusammengepresst auf kleinstem Raum.

  4. DichteMaterie am Rand des Vorstellbaren

    Ein Teelöffel Neutronensternmaterie würde auf der Erde Milliarden Tonnen wiegen.

  5. Magnetfeldbis etwa 1011 Tesla

    Magnetare besitzen die stärksten bekannten Magnetfelder von Sternen.

  1. Gravitationetwa 100 Milliarden Mal stärker als auf der Erde

    An der Oberfläche wirkt eine kaum vorstellbare Anziehungskraft.

  2. Rotationoft wenige Sekunden

    Viele bekannte Magnetare benötigen ungefähr 2 bis 12 Sekunden pro Umdrehung.

  3. AusbrücheRöntgen- und Gammablitze

    Plötzliche Energiefreisetzungen können die Sternkruste erschüttern.

  4. EntstehungKollaps massereicher Sterne

    Wie genau die extremen Magnetfelder entstehen, ist weiterhin Gegenstand der Forschung.

  5. Seltenheitnur wenige Dutzend bekannt

    Bestätigte Magnetare und Kandidaten bilden eine kleine Gruppe unter den Neutronensternen.

Warum so außergewöhnlich?

Winziges VolumenSternmasse auf dem Raum einer Stadt.

Extremes MagnetfeldJenseits jeder Alltagserfahrung.

Dichte MaterieBedingungen, die kein Labor nachbildet.

Gewaltige AusbrücheEnergie prägt das gesamte Umfeld.

Ein Magnetar ist kein normaler Sternenrest, sondern eine kosmische Extremform aus Dichte, Gravitation, Rotation und Magnetismus.

Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.

Orientierung & Grundlagen

Schnell weiterwissen

Mini-FAQ für Besucher

Warum sind Magnetare nicht einfach normale Neutronensterne?

Magnetare sind Neutronensterne, bei denen extrem starke Magnetfelder das beobachtete Verhalten wesentlich prägen. Viele zeigen starke Röntgen- und Gamma-Ausbrüche.

Kann ein Magnetar der Erde gefährlich werden?

Die bekannten Magnetare sind sehr weit entfernt. Gefährlich würde ein großer Ausbruch nur bei extrem geringer kosmischer Entfernung.

Warum sieht man Magnetare nicht einfach mit einem Teleskop?

Magnetare werden vor allem über Röntgen-, Gamma- und teils Radiostrahlung untersucht. Im sichtbaren Licht sind sie meist nicht wie gewöhnliche Sterne beobachtbar.

Was hat das mit Gammastrahlung zu tun?

Viele Magnetare wurden über kurze, energiereiche Ausbrüche entdeckt. Diese Ausbrüche liegen im Röntgen- und Gamma-Bereich.

Warum ist SKAO wichtig?

SKAO wird Radioastronomie empfindlicher und schneller machen. Das hilft bei Pulsaren, Magnetfeldern, transienten Ereignissen und kosmischer Magnetismus-Forschung.

Was ist der Unterschied zwischen Pulsar, Magnetar, SGR und AXP?

Ein Pulsar ist ein rotierender Neutronenstern mit beobachtbaren Pulsen. Ein Magnetar ist ein Neutronenstern mit extrem starkem Magnetfeld. SGR und AXP sind historische Beobachtungsklassen, in denen viele Magnetare gefunden wurden.

Kurzüberblick: Entstehung

Die folgenden Punkte fassen die öffentlich beschriebenen Grundlagen zusammen:

  • Neutronenstern: Neutronensterne entstehen beim Gravitationskollaps massereicher Sterne mit einer Kernmasse von etwa 1,4 bis 3 Sonnenmassen in einer Supernova. Ihr typischer Radius liegt bei etwa 10 bis 15 km.
  • Magnetfeld und Rotation: Beim Kollaps bleibt das Produkt aus Querschnitt und Magnetfeld näherungsweise erhalten. Unmittelbar nach dem Kollaps rotieren Neutronensterne oft im Millisekundenbereich.
  • Dynamo-Effekt: Wenn die Gesamtrotation unter 10 Millisekunden liegt und das Vorläuferfeld stark genug war, kann ein Dynamo-Effekt ein Magnetfeld von etwa 1011 Tesla erzeugen.

Vertiefung

Magnetare im Detail

Ausführliche Informationen zu Entstehung, Eigenschaften, Ausbrüchen und Forschungsfragen.

Allgemeine Informationen

Ein Magnetar ist ein besonderer Neutronenstern. Er ist der extrem dichte Überrest eines massereichen Sterns. Was ihn außergewöhnlich macht, ist sein Magnetfeld: Es kann etwa 1011 bis 1012 Tesla erreichen und ist damit ungefähr tausendmal stärker als das Magnetfeld gewöhnlicher Neutronensterne.

Nicht jeder Neutronenstern wird zu einem Magnetar. Nach heutigen Schätzungen gehört nur ein kleiner Teil dazu. Schätzungen gehen von etwa jedem zehnten Neutronenstern aus.

Entdeckt wurden Magnetare nicht durch ein ruhiges Leuchten am Himmel, sondern durch gewaltige Ausbrüche. Im Jahr 1979 registrierten mehrere Satelliten extrem starke Gammastrahlenausbrüche außerhalb unseres Sonnensystems. Diese Objekte wurden später als Soft Gamma Repeater bezeichnet. Solche Quellen senden wiederholt Ausbrüche energiereicher Strahlung aus.

Entstehung

Vom Sternkern zum Neutronenstern

Neutronensterne entstehen, wenn der Kern eines massereichen Sterns am Ende seines Lebens kollabiert. Nach einer Supernova bleibt ein Objekt zurück, das kaum größer ist als eine Stadt: typischerweise nur etwa 10 bis 15 Kilometer im Radius, aber mit einer Masse, die in der Größenordnung der Sonne liegt.

Schon ein gewöhnlicher Neutronenstern besitzt ein gewaltiges Magnetfeld. Beim Kollaps wird das ursprüngliche Magnetfeld des Vorläufersterns stark zusammengedrückt. Vereinfacht gesagt: Die Materie fällt auf einen winzigen Raum zusammen, und das Magnetfeld wird mitgenommen. Dadurch kann die magnetische Flussdichte enorm anwachsen.

Direkt nach seiner Entstehung rotiert ein Neutronenstern extrem schnell. Das liegt an der Drehimpulserhaltung. Nach demselben Prinzip rotiert eine Eiskunstläuferin schneller, wenn sie die Arme anzieht. Aus einem riesigen Sternkern wird ein winziger kompakter Körper, und die Rotation beschleunigt sich dramatisch. Anfangs können Rotationsperioden im Millisekundenbereich auftreten.

Wann ein Magnetar entsteht

Ob aus einem Neutronenstern ein Magnetar wird, hängt nach einem verbreiteten Modell von mehreren Bedingungen ab. Entscheidend ist unter anderem, wie schnell der junge Neutronenstern rotiert und wie stark das Magnetfeld des Vorläufersterns bereits war. Rotiert der frisch entstandene Neutronenstern schnell genug, können im Inneren starke Konvektionsbewegungen und Dynamo-Prozesse einsetzen. Dabei wird ein Teil der Bewegungsenergie in Magnetfeldenergie umgewandelt.

So kann innerhalb kurzer Zeit ein Magnetfeld entstehen, das etwa 1011 Tesla erreicht. Das ist ungefähr tausendmal stärker als bei einem gewöhnlichen Neutronenstern. In diesem Fall spricht man von einem Magnetar.

Ist die Rotation langsamer oder war das ursprüngliche Magnetfeld des Vorläufersterns schwächer, entsteht eher ein gewöhnlicher Neutronenstern oder Pulsar. Auch diese Objekte sind extrem, aber die Magnetfelder von Magnetaren sind jedoch deutlich stärker.

Folgen des extremen Feldes

Die Magnetfelder von Magnetaren sind so stark, dass sie nicht mehr nur als „großes Magnetfeld“ beschrieben werden können. Ihre Energiedichte ist gewaltig. In der Sprache der Physik lässt sich dieser Energie über E = mc2 sogar eine äquivalente Massendichte zuordnen. Bei solchen Feldstärken werden Effekte relevant, die im Alltag völlig unsichtbar bleiben: Selbst das Quantenvakuum kann beeinflusst werden. Materiefreier Raum verhält sich dann nicht mehr ganz wie ein einfaches „Nichts“, sondern kann unter bestimmten Bedingungen doppelbrechend wirken.

Wenn die Magnetfeldachse nicht genau mit der Rotationsachse übereinstimmt, kann der Neutronenstern Strahlung wie ein kosmischer Leuchtturm aussenden. Bei Pulsaren sehen wir diese Strahlung als regelmäßige Pulse. Die Energie dafür stammt aus der Rotation des Sterns. Magnetare verlieren ihre Rotationsenergie besonders schnell und werden deshalb stark abgebremst. Nach relativ kurzer kosmischer Zeit können ihre Rotationsperioden bereits mehrere Sekunden betragen.

Weitere Entstehungswege

Es gibt außerdem weitere mögliche Entstehungswege. Ein Magnetar könnte auch bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne entstehen. In einem solchen Ereignis wird Materie extrem schnell durchmischt, und starke differentielle Rotation kann ebenfalls ein gewaltiges Magnetfeld aufbauen. Auch hier gilt: Magnetare sind keine ruhige Variante eines Neutronensterns, sondern das Ergebnis von Extrembedingungen.

Eigenschaften

Rotation und Strahlung

Magnetare fallen nicht nur durch ihr extremes Magnetfeld auf. Sie verraten sich auch durch ihr Verhalten: Sie rotieren vergleichsweise langsam, verlieren schnell Rotationsenergie und senden ungewöhnlich starke Röntgen- und Gammastrahlung aus.

Bei isolierten Neutronensternen ohne Begleitstern in einem Doppelsternsystem sprechen mehrere Beobachtungsmerkmale für einen Magnetar. Typisch sind Rotationsperioden von etwa 1 bis 12 Sekunden. Außerdem bremst ihre Rotation besonders stark ab; die Abbremsrate kann größer als 10−12 Sekunden pro Sekunde sein. Das klingt klein, ist für einen Neutronenstern aber ein deutliches Signal: Hier wirkt ein extrem starkes Magnetfeld.

Auch ihre Strahlung ist auffällig. Magnetare können dauerhaft im Röntgenbereich leuchten, oft mit Leistungen von etwa 1025 bis 1029 Watt. Dazu kommen kurze, heftige Ausbrüche im Röntgen- und Gammastrahlenbereich. Diese dauern meist nur Bruchteile einer Sekunde bis wenige Sekunden, können aber Leistungen von etwa 1027 bis 1040 Watt erreichen.

Röntgenstrahlung in ruhigen Phasen

Selbst in ruhigen Phasen sind Magnetare nicht wirklich „ruhig“. Auch außerhalb großer Ausbrüche senden sie Röntgenstrahlung aus. Ein Teil davon stammt wahrscheinlich von der heißen Oberfläche des Neutronensterns und liegt im Energiebereich unterhalb von etwa 1 Kiloelektronenvolt. Zusätzlich kann es eine härtere, energiereichere Komponente im Bereich von etwa 10 bis 100 Kiloelektronenvolt geben. Diese wurde jedoch nicht bei allen Magnetaren eindeutig nachgewiesen.

Diese harte Röntgenkomponente ist oft gepulst. Das bedeutet: Während der Neutronenstern rotiert, verändert sich die beobachtete Strahlung regelmäßig. Das ähnelt einem Leuchtturm, dessen Lichtkegel immer wieder in unsere Richtung zeigt.

Mögliche Entstehungsorte

Für diese energiereiche Röntgenstrahlung gibt es mehrere Erklärungsansätze. Eine Möglichkeit ist, dass relativistische Teilchen entlang der Magnetfeldlinien beschleunigt werden und nahe der magnetischen Pole auf den Neutronenstern treffen. Dabei könnte Bremsstrahlung entstehen.

Eine andere Erklärung setzt in der Magnetosphäre an: Dort könnten Elektron-Positron-Paare mit Photonen wechselwirken und ihnen Energie übertragen. In diesem Modell würde ein großer Teil der harten Röntgenstrahlung nicht direkt an der Oberfläche entstehen, sondern einige Sternradien oberhalb der magnetischen Pole.

Strahlungsausbrüche

Kurze Ausbrüche, lange Folgen

Magnetare gehören zu den unruhigsten Objekten, die man kennt. In unserer Milchstraße gibt es mehrere Röntgenquellen, die als Magnetar-Kandidaten gelten. Sie können scheinbar plötzlich kurze Ausbrüche im Röntgen- und Gammastrahlenbereich zeigen. Sie dauern oft nur wenige Zehntelsekunden.

Diese kurze Dauer täuscht. In einem einzigen solchen Ausbruch kann ein Magnetar so viel hochenergetische Strahlung freisetzen, wie die Sonne über Tausende von Jahren hinweg abstrahlt. Die Aktivität endet danach nicht sofort. Auf den ersten Strahlungspuls folgt häufig eine mehrminötige Phase, in der die Helligkeit langsam abnimmt. In diesem Nachleuchten zeigen sich oft regelmäßige Schwankungen, an denen sich die Rotationsperiode des Magnetars ablesen lässt.

Nach großen Ausbrüchen bleibt das Objekt meist weiter aktiv. Stunden, Tage oder sogar Jahre später können kleinere Ausbrüche folgen. Deshalb nennt man solche Quellen auch Soft Gamma Repeater: Sie senden wiederholt Ausbrüche energiereicher Strahlung aus.

Sternbeben und Kruste

Auffällig ist, dass die Verteilung dieser Ausbrüche an Erdbeben erinnert. Das ist kein zufälliger Vergleich. Bei Magnetaren geht man davon aus, dass ihre feste äußere Kruste unter gewaltigen magnetischen Spannungen steht. Wird diese Spannung zu groß, kann die Kruste brechen oder sich plötzlich verschieben. Dieser Vorgang wird als Sternbeben bezeichnet.

Diese Kruste besteht nicht aus gewöhnlichem Gestein, sondern aus extrem dichter Materie: Elektronen und Atomkerne, unter anderem Eisenkerne, sind dort in einem kristallartigen Zustand angeordnet. Das Magnetfeld des Magnetars übt Kräfte auf diese Kruste aus. Wenn sie nachgibt, wird Energie frei.

Magnetische Umordnung und Feuerball

Die größten Ausbrüche entstehen vermutlich nicht nur durch lokale Krustenbrüche, sondern durch großräumige Umordnungen des Magnetfeldes. Qualitativ erinnert das an Sonnenflares: Auch dort wird magnetische Energie plötzlich freigesetzt. Bei Magnetaren geschieht das jedoch unter viel extremeren Bedingungen.

Eine mögliche Erklärung ist ein heißer Plasma-Feuerball nahe der Oberfläche. Dieser Feuerball wird für kurze Zeit vom enorm starken Magnetfeld festgehalten. Dafür sind Feldstärken von über 1010 Tesla nötig. Während dieser kurzen Phase sendet das heiße Plasma intensive Röntgen- und Gammastrahlung aus.

Besonders ungewöhnlich ist, dass die Strahlung aus diesem Plasma relativ gut entkommen kann. Das extreme Magnetfeld schränkt die Bewegung freier Elektronen stark ein. Dadurch können sie der elektromagnetischen Welle nicht so folgen wie unter normalen Bedingungen. Der Feuerball wird für die Strahlung durchlässiger. Dadurch kann der Ausbruch mit hoher Intensität sichtbar werden.

Soft Gamma Repeater und anomale Röntgenpulsare

Zwei historische Beobachtungsklassen

Magnetare wurden nicht sofort als eigene Objektklasse verstanden. Zuerst fielen sie durch zwei scheinbar unterschiedliche Erscheinungsformen auf: als Soft Gamma Repeater und als anomale Röntgenpulsare.

Soft Gamma Repeater verraten sich durch wiederholte Ausbrüche im Gamma- und Röntgenbereich. Diese Ausbrüche können nur Bruchteile einer Sekunde dauern, manchmal aber auch länger anhalten. Dabei werden ungefähr 1031 bis 1040 Joule freigesetzt.

Anomale Röntgenpulsare wirken zunächst ruhiger. Sie senden dauerhaft Röntgenstrahlung aus und rotieren typischerweise mit Perioden von etwa 2 bis 12 Sekunden. Ihre Röntgenleuchtkraft liegt ungefähr bei 1026 bis 1029 Watt. „Anomal“ nannte man sie, weil ihre Strahlung nicht gut durch gewöhnliche Rotationsenergie erklärt werden konnte. Es musste also eine andere Energiequelle beteiligt sein.

Gemeinsame Magnetar-Merkmale

Heute gelten beide Gruppen als eng mit Magnetaren verbunden. Der entscheidende Hinweis ist ihr Verhalten: langsame Rotation, starke Abbremsung und eine Röntgenhelligkeit, die oft höher ist, als man bei normalen Pulsaren erwarten würde. Die Abbremsrate kann etwa im Bereich von 10−13 bis 10−10 liegen.

Nachwirkung und Entwicklung

Nach einem Ausbruch fällt die Röntgenhelligkeit nicht immer sofort auf das alte Ruheniveau zurück. Oft bleibt sie über längere Zeit erhöht, manchmal über Jahre. Das zeigt, dass ein Ausbruch nicht nur ein kurzer Lichtblitz ist, sondern den Magnetar länger verändert oder aufheizt.

Man nimmt an, dass Magnetare vor allem in ihrer frühen Lebensphase besonders aktiv sind. In den ersten etwa 10.000 Jahren nach ihrer Entstehung können starke Ausbrüche auftreten. Danach stabilisiert sich das Magnetfeld zunehmend. Der Neutronenstern bleibt aber noch heiß genug, um für einige tausend Jahre als anomaler Röntgenpulsar weiter sichtbar zu sein.

Kritik und alternative Modelle

Wo das Standardmodell an Grenzen stößt

Das Magnetar-Modell ist heute die wichtigste Erklärung für Soft Gamma Repeater und anomale Röntgenpulsare. Es beschreibt diese Objekte als Neutronensterne, deren Energie nicht hauptsächlich aus Rotation stammt, sondern aus dem Zerfall und der Umordnung extrem starker Magnetfelder.

Trotzdem ist dieses Modell nicht frei von offenen Fragen. Einige Beobachtungen passen nicht ganz einfach in das klassische Bild.

Beobachtungen ohne einfache Zuordnung

Ein Beispiel ist die Radiostrahlung. Wenn Soft Gamma Repeater und anomale Röntgenpulsare tatsächlich Magnetare sind, könnte man erwarten, dass sie dauerhaft Radiostrahlung aussenden. Beobachtet werden aber oft nur zeitweise Radioausbrüche. Das bedeutet nicht automatisch, dass das Magnetar-Modell falsch ist. Die Beobachtung zeigt jedoch, dass die Magnetosphäre dieser Objekte komplizierter ist als ein einfaches Standardmodell.

Auch die Magnetfeldstärke allein erlaubt keine eindeutige Einordnung. Es gibt Objekte mit vergleichsweise schwächerem Magnetfeld, die magnetarähnliche Ausbrüche zeigen. Umgekehrt kennt man Pulsare mit sehr starken Magnetfeldern, die keine typischen Magnetar-Ausbrüche zeigen. Ein starkes Magnetfeld allein reicht also offenbar nicht aus. Entscheidend scheint auch zu sein, wie das Magnetfeld aufgebaut ist, wie es sich im Inneren des Sterns verhält und wie es mit Kruste und Magnetosphäre wechselwirkt.

Besonders interessant ist der junge Radiopulsar PSR J1846-0258. Er ist erst etwa 880 Jahre alt und zeigte starke Röntgenausbrüche, die an das Verhalten anomaler Röntgenpulsare erinnern. Gleichzeitig kann seine beobachtete Strahlung teilweise durch den Verlust seiner Rotationsenergie erklärt werden. Solche Grenzfälle verwischen die klare Trennung zwischen gewöhnlichem Pulsar und Magnetar.

Alternative Erklärungsmodelle

Deshalb wurden auch alternative Modelle vorgeschlagen. Manche Hypothesen erklären die Ausbrüche nicht durch den Zerfall eines ultrastarken Magnetfeldes, sondern durch andere kompakte Objekte oder zusätzliche Materie in der Umgebung. Dazu gehören Modelle mit Quarksternen und Akkretionsscheiben.

Ein weiterer Ansatz ist das sogenannte Drift-Modell. In solchen Vorstellungen entsteht die gepulste Strahlung weiter außen in der Magnetosphäre, nahe dem Lichtzylinder. Dort könnte Plasma in Magnetfeldschlingen eingeschlossen sein und die beobachtete Strahlung erzeugen. In diesem Fall wäre kein klassischer Magnetar nötig, sondern ein schnell rotierender Neutronenstern mit einem deutlich schwächeren Magnetfeld.

Auch sehr massereiche Weiße Zwerge mit starken Magnetfeldern wurden als mögliche Alternative diskutiert. Solche Modelle versuchen, magnetarähnliche Ausbrüche ohne einen extrem magnetisierten Neutronenstern zu erklären.

Anti-Glitches und offene Dynamik

Eine weitere Besonderheit sind sogenannte Anti-Glitches. Während viele Neutronensterne gelegentlich kleine Sprünge zu schnellerer Rotation zeigen, wurden bei Magnetaren auch sprunghafte Verlängerungen der Rotationsperiode beobachtet. Der Stern rotiert danach also plötzlich etwas langsamer. Solche Ereignisse könnten in der Magnetosphäre entstehen oder durch eine Art magnetisch getriebenen Teilchenwind verursacht werden.

Was trotz der Kritik trägt

Die Kritik am Magnetar-Modell bedeutet nicht, dass Magnetare eine schlechte Erklärung wären. Im Gegenteil: Das Modell erklärt viele Beobachtungen sehr gut. Aber die Natur dieser Objekte ist offenbar komplexer als die einfache Formel „starkes Magnetfeld gleich Magnetar“. Wahrscheinlich entscheidet nicht nur die Stärke des Feldes, sondern auch seine innere Struktur, seine Entwicklung und seine Kopplung an Kruste und Magnetosphäre.

Mögliche Magnetare als Quelle

Eines der bekanntesten Ereignisse in der Magnetar-Forschung wurde am 27. Dezember 2004 beobachtet. An diesem Abend registrierten Satelliten einen gewaltigen Strahlungsausbruch des Soft Gamma Repeaters SGR 1806−20. Das Objekt liegt in Richtung des galaktischen Zentrums, viele zehntausend Lichtjahre von der Erde entfernt.

Für einen winzigen Moment wurde dieser Magnetar zu einer der auffälligsten Strahlungsquellen am Himmel. Die harte Gammastrahlung, die die Erde erreichte, war für etwa eine Zehntelsekunde außergewöhnlich intensiv. Das Ereignis war deshalb selbst aus enormer Entfernung deutlich messbar.

In nur etwa einer Zehntelsekunde gab SGR 1806−20 eine Energiemenge ab, die mit der Sonnenleistung über sehr lange Zeiträume verglichen werden kann. Solche Superflares zeigen, warum Magnetare nicht einfach nur „starke Neutronensterne“ sind. Sie können ihr Magnetfeld in plötzlichen, extremen Ereignissen entladen.

Ein weiteres interessantes Objekt ist SGR J1550−5418. Mit einer Rotationsperiode von etwa 2,07 Sekunden gehört es zu den besonders schnell rotierenden bekannten Magnetaren. Solche Objekte sind wichtig, weil sie zeigen, wie unterschiedlich Magnetare auftreten können. Manche fallen durch gewaltige Ausbrüche auf. Andere zeigen Besonderheiten bei ihrer Rotation, ihrer Röntgenhelligkeit oder nach einem Ausbruch.

Nicht alle Quellen passen jedoch sauber in das klassische Magnetar-Bild. Objekte wie SGR 0418+5729 oder SWIFT J1822.3−1606 gelten als besonders interessante Grenzfälle, weil sie magnetarähnliche Aktivität zeigen, obwohl bestimmte Eigenschaften nicht vollständig zu den einfachen Erwartungen passen. Diese Fälle zeigen, dass Magnetare keine klar abgegrenzte Objektklasse sind, sondern ein Forschungsfeld mit Übergängen, Ausnahmen und offenen Fragen.

Überleuchtkräftige Supernovae und Gammablitze langer Dauer

Magnetare werden nicht nur mit Röntgen- und Gammastrahlenausbrüchen in unserer Milchstraße in Verbindung gebracht. Sie gelten auch als mögliche Energiequelle für viel größere kosmische Ereignisse: überleuchtkräftige Supernovae und Gammablitze langer Dauer.

Bei solchen Explosionen reicht die normale Energie einer Supernova manchmal nicht aus, um die beobachtete Helligkeit vollständig zu erklären. Hier kommt das Magnetar-Modell ins Spiel. Die Grundidee: Im Zentrum der Explosion entsteht ein junger, energiereicher Magnetar. Dabei handelt es sich um einen extrem schnell rotierenden Neutronenstern mit sehr starkem Magnetfeld.

Wenn dieser frisch entstandene Magnetar anfangs mit einer Rotationsperiode von nur etwa einer Millisekunde rotiert, steckt in seiner Rotation eine enorme Energiemenge. Sein starkes Magnetfeld wirkt dann wie eine Art kosmische Bremse: Es entzieht dem Stern Rotationsenergie und kann diese Energie in die expandierende Supernova-Hülle einspeisen.

Dieses sogenannte Millisekundenmagnetar-Modell kann erklären, warum manche Supernovae außergewöhnlich hell werden. Es passt außerdem zu Lichtkurven, die nahe dem Maximum asymmetrisch verlaufen, und zu der großen Bandbreite beobachteter Maximalhelligkeiten.

In diesem Modell besitzt der junge Proto-Neutronenstern ein Magnetfeld von mehr als 1011 Tesla. Innerhalb von etwa 100 Sekunden kann eine Energie von ungefähr 1045 Joule aus seiner Rotation ausgekoppelt werden. Das ist genug, um eine Explosion deutlich heller erscheinen zu lassen, als man es von einer gewöhnlichen Supernova erwarten würde.

Auch bei Gammablitzen langer Dauer könnte ein solcher Motor eine Rolle spielen. Der Magnetar wäre dann nicht nur ein Überrest der Explosion, sondern für kurze Zeit ihr zentraler Antrieb.

Mögliche Vorläufer von Magnetaren

Magnetare könnten nicht nur aus einzelnen massereichen Sternen entstehen. Eine Möglichkeit ist, dass sie die späte Folge einer Verschmelzung zweier massereicher Sterne sind. Bei einem solchen Zusammenstoß wird Materie heftig durchmischt, Rotation kann stark beschleunigt werden, und Magnetfelder können auf ungewöhnliche Weise verstärkt oder neu geordnet werden.

Ein interessanter Kandidat für einen solchen Vorläufer ist Tau Scorpii. Dieser massereiche Stern besitzt auffällige magnetische Eigenschaften, die nicht leicht mit einem einfachen Sternentwicklungsmodell zu erklären sind.

Eine Forschungsgruppe zeigte 2019 mithilfe von Simulationen, dass Tau Scorpii tatsächlich aus der Verschmelzung zweier Sterne hervorgegangen sein könnte. In diesem Szenario wären seine besonderen magnetischen Eigenschaften eine Folge dieses früheren Zusammenstoßes.

Falls solche Sterne später als Supernova enden, könnten sie unter bestimmten Bedingungen einen stark magnetisierten Neutronenstern und möglicherweise einen Magnetar hinterlassen.

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Menschen, Quellen und Rückenwind

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Ebenso wertvoll ist die Geduld, mit der komplexe Themen wie Schwarze Löcher, Neutronensterne, Gravitation, Radiodaten und kosmische Strahlung verständlich erklärt werden. Gute Wissenschaftsvermittlung öffnet Forschung auch für Menschen außerhalb des direkten Forschungsbetriebs und ermöglicht ihnen, zu lernen, zu vergleichen, nachzufragen und zu staunen.

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Die genannten Menschen, Projekte und Quellen bilden keinen endgültigen Katalog. Ergänzungen werden aufgenommen, wenn sie öffentlich nachvollziehbar belegt werden können.

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Rückhalt im Alltag schafft Freiraum für große Fragen.
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Leserinnen, Leser und Korrekturhinweise

Danke an alle, die Fehler, unklare Stellen, bessere Quellen oder neue Themenhinweise melden. Gerade kleine Hinweise verhindern, dass eine Seite über kosmische Extreme an irdischen Ungenauigkeiten hängen bleibt.

Hintergrund

Geduld, Gespräche und Mitdenken

Danke an Menschen im Hintergrund, die zuhören, nachfragen, aushalten, dass aus einem Thema plötzlich fünf werden, und trotzdem nicht sofort den Raum verlassen, wenn wieder ein Magnetar, ein Teleskop oder eine Datenbank auftaucht.

Die 30 Magnetar-Reiter

Dieser Bereich sammelt die 30 gelisteten Objekte als einzelne Profile mit Messwerten, Statusangaben, Besonderheiten und sichtbaren Unsicherheiten.

Objektfamilie im Überblick

„Die 30 Magnetare zeigen, wie unterschiedlich sich Mitglieder derselben kosmischen Familie verhalten.“

Die 30 Magnetare

Dreißig Extremobjekte zwischen Ausbrüchen, Rotation und Magnetfeldern

Eine außergewöhnliche Familie von Neutronensternen mit extremen Eigenschaften, verteilt über die ganze Milchstraße.

  1. Objektfamilie

    30 gelistete Magnetare und Kandidaten

  2. Was sie verbindet

    extreme Neutronensterne mit ungewöhnlichem Verhalten

  3. Historische Klassen

    SGR und AXP werden heute oft unter dem Magnetar-Begriff zusammengeführt.

  4. Rotation

    typisch wenige Sekunden pro Umdrehung

  1. Magnetfelder

    Die Werte reichen von ungewöhnlich stark bis in die Größenordnung von 1011 Tesla.

  2. Strahlung

    Röntgen- und Gamma-Ausbrüche, manche auch mit Radioemission

  3. Vielfalt

    bestätigte Objekte, Kandidaten, Grenzfälle und transiente Quellen

  4. Warum wichtig?

    Jedes Objekt zeigt eine andere Variante kosmischer Extreme

Legende bestätigt Kandidat Radiomagnetar transient Grenzfall

Warum so außergewöhnlich?

Nicht nur die Magnetfelder sind extrem. Das gilt auch für Dichte, Rotation und Ausbrüche.

jede Quelle ist ein Sonderfall

Ausbrüche setzen enorme Mengen Energie in Sekunden frei

zusammen zeigen sie die Vielfalt der Magnetar-Physik

Die 30 Magnetare dokumentieren die Vielfalt einer extremen Familie von Neutronensternen.

Die Grafik ordnet die 30 gelisteten Magnetare und Kandidaten grob ein. Die interaktiven Profile liefern danach die einzelnen Messwerte, Besonderheiten und Unsicherheiten.

Datenstand

Die Grundwerte stammen aus dem öffentlichen Magnetar-Katalog der McGill Pulsar Group, Stand 17.11.2020. Einzelne Objekte können seitdem neu bewertet worden sein. Updates erfolgen quellenbasiert. Fehlende öffentliche Werte werden nicht erfunden. Wenn keine belastbare Angabe vorliegt, zeigt die Seite „keine Angabe“ oder lässt das Feld leer.

Einordnung

Katalogwerte, spätere Literaturhinweise und Kandidatenstatus werden getrennt markiert. Diese Seite ist ein privates Informationsprojekt und ersetzt keine Fachpublikation.

Offene Fragen

Dieser Reiter trennt die noch ungeklärten Punkte bewusst von den bestätigten Fakten.

Leitgedanke zu offenen Fragen

„Das Bekannte ist endlich, das Unbekannte unendlich. Was wir kennen, ist eine kleine Insel inmitten eines grenzenlosen Ozeans des Unerklärlichen.“

„Unsere Aufgabe ist es, in jeder Generation mehr Land zu gewinnen.“ Nach Thomas Henry Huxley; die deutsche Formulierung wird in verschiedenen Fassungen zitiert.

Künstlerische Darstellung eines dunklen Magnetars mit einer leuchtenden blauen Aura

Offene Fragen zu Magnetaren

Was wir über diese Extremobjekte wissen und was noch immer rätselhaft ist.

Ursprung und Entwicklung

01
Entstehung

Warum werden nur wenige Neutronensterne zu Magnetaren?

02
Startbedingungen

Welche Kombination aus Vorläuferstern, Rotation, Magnetfeld und Doppelsternentwicklung erzeugt einen Magnetar?

03
Lebensdauer und Entwicklung

Wie verändern sich Magnetare über Jahrtausende?

Innerer Aufbau und Materie

04
Innere Feldstruktur

Wie sehen innere und äußere Magnetfelder wirklich aus?

05
Materie unter Extrembedingungen

Was verraten Magnetare über dichte Materie, Kruste und Quanteneffekte?

06
Kopplung der Schichten

Wie wirken Kruste, superdichte Materie und Magnetosphäre tatsächlich zusammen?

Aktivität und Ausbrüche

07
Low-B-Magnetare

Warum zeigen manche schwächere Felder trotzdem magnetarähnliche Aktivität?

08
Ausbruchsmechanismus

Was löst Superflares, Krustenbrüche und magnetische Umordnungen genau aus?

09
Aktivitätszyklen

Warum brechen manche Magnetare häufig aus, während andere über lange Zeiten ruhig erscheinen?

Beobachtung und Einordnung

10
FRB-Verbindung

Welche Rolle spielen Magnetare bei schnellen Radioblitzen?

11
Übergänge

Wo endet der Pulsar und wo beginnt der Magnetar?

12
Verborgene Population

Wie viele Magnetare bleiben unentdeckt, weil sie ruhig, weit entfernt oder stark verdeckt sind?

13
Klassifikationsgrenzen

Welche Quellen sind sicher Magnetare, welche bleiben Kandidaten und welche zeigen nur magnetarähnliche Ausbrüche?

14
Dichte Materie und Pulsare

Wie funktionieren Magnetfelder in Neutronensternen, Pulsaren und Magnetaren im Detail?

15
Magnetisiertes Jet-Plasma

Wie entstehen, bündeln und transportieren Jets in aktiven Galaxienkernen Energie?

Eigenständiges Thema: Diese Jets stammen nicht von Magnetaren.

Warum so spannend?

Extremfelder und dichte Materie prüfen Physik unter Bedingungen, die sich auf der Erde nicht erzeugen lassen.

Beobachtungen verbinden Magnetare mit Radioblitzen, Supernovae und anderen Neutronensternen.

Magnetare sind kein abgeschlossenes Kapitel, sondern ein Forschungsfeld voller kosmischer Rätsel.

Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.

Über Magnetare hinaus

Kosmische Magnetfelder

Magnetismus tritt auf sehr unterschiedlichen Größenskalen auf. Die extremen Felder einzelner Magnetare und die großräumigen Felder von Galaxien sind verschiedene physikalische Phänomene. Magnetare erklären nicht den Aufbau galaktischer Magnetfeldstrukturen.

Galaktische Magnetfelder sind viel schwächer, wirken aber über Tausende Lichtjahre. Sie beeinflussen Gasbewegungen, die Bedingungen der Sternentstehung und den Transport kosmischer Strahlung. Damit sind sie ein wichtiger Bestandteil der Galaxienentwicklung, nicht nur ein Hintergrund für einzelne Sterne.

Ursprung kosmischer Magnetfelder

+ Ausklappen− Einklappen

Was wir wissen: Auch junge Galaxien besitzen Magnetfelder. Ihre Verstärkung setzt schwache Anfangsfelder voraus, sogenannte Saatfelder.

Was offen bleibt: Wann und durch welche Prozesse entstanden diese ersten Felder im Universum?

Verstärkung und Ordnung

+ Ausklappen− Einklappen

Was wir wissen: Turbulente Gasbewegungen verstärken Felder auf kleinen Skalen. Turbulenz und unterschiedlich schnelle Rotation können großräumig geordnete Feldanteile aufbauen.

Was offen bleibt: Wie schnell entstehen stabile Feldmuster, und wie verändern Wechselwirkungen und galaktische Ausflüsse diese Ordnung?

Wirkung auf Galaxien

+ Ausklappen− Einklappen

Was wir wissen: Magnetischer Druck und Zugkräfte beeinflussen Gasströme und die Verdichtung von Wolken. Felder können den Kollaps behindern und lenken die Ausbreitung kosmischer Strahlung.

Was offen bleibt: Wie stark bestimmen Feldstärke und Geometrie die Sternentstehung und den Austausch von Gas zwischen Scheibe und Halo?

Messung und Milchstraße

+ Ausklappen− Einklappen

Was wir wissen: Synchrotronstrahlung und Polarisation zeigen Feldmuster am Himmel. Faraday-Rotation erschließt den Feldanteil entlang der Sichtlinie. Die Auswertung muss geordnete und turbulente Anteile unterscheiden.

Was offen bleibt: Wie lässt sich daraus die dreidimensionale Struktur unseres galaktischen Feldes einschließlich seiner Richtungswechsel zuverlässig rekonstruieren?

Magnetfelder, Rotationskurven und Dunkle Materie

Eine Rotationskurve beschreibt, wie schnell Gas oder Sterne in unterschiedlichem Abstand vom Galaxienzentrum umlaufen. Bei Gas wirken neben der Gravitation auch Druckgradienten und magnetische Kräfte. Je nach Feldgeometrie und radialem Verlauf können sie die gemessene Umlaufgeschwindigkeit erhöhen oder verringern.

Diese Beiträge können die aus Gasbewegungen abgeleitete Massenverteilung und damit auch den für eine bestimmte Galaxie erschlossenen Anteil Dunkler Materie verändern. Wie groß der Effekt ist, hängt von den beobachteten Feldstärken, der Gasdichte und den Modellannahmen ab. Für die Milchstraße fanden Untersuchungen nur begrenzte Beiträge; in dünnem Gas äußerer Galaxienscheiben werden stärkere Effekte diskutiert.

Ein magnetischer Beitrag zu einer Gas-Rotationskurve ist kein Nachweis, dass Dunkle Materie generell entbehrlich ist. Die Übertragung auf Sternbewegungen und andere gravitative Beobachtungen ist nicht automatisch möglich. Hier geht es um eine sorgfältige Trennung der Kräfte, nicht um einen gesicherten Ersatz für Dunkle Materie.

Direkt zu den Modellstudien:
Elstner, Beck & Gressel (2014): Do magnetic fields influence gas rotation in galaxies?
Sánchez-Salcedo & Santillán (2013): Magnetic fields: Impact on the rotation curve of the Galaxy

Fachliche Grundlagen und Studien stehen unter „Quellen & Methodik“ im Abschnitt „Galaktische Magnetfelder und Gasdynamik“.

Aktuelle Grenzfälle

Forschungsnotizen

Zwei Beobachtungsfelder, die bestehende Modelle und Kataloggrenzen konkret prüfen.

Forschungsnotiz: extreme Supernova und Magnetar-Modell

Spektrum der Wissenschaft berichtet über eine nach langer Suche bestätigte Verbindung zwischen einer extremen Supernova und einem Magnetar-Modell. Für diese Seite ist daran besonders interessant: Magnetare tauchen nicht nur als einzelne kompakte Objekte auf, sondern auch als mögliche zentrale Energiequelle außergewöhnlich heller Sternexplosionen.

Die Meldung passt zu den offenen Fragen nach Magnetar-Entstehung, Anfangsrotation, Magnetfeldstärke und der Rolle junger Neutronensterne als kurzlebige Motoren kosmischer Explosionen. Die Meldung ist keine Fachquelle. Sie zeigt jedoch, welche Beobachtungen zur Prüfung des Magnetar-Modells herangezogen werden.

Forschungsnotiz: ultralangperiodische Radiotransienten

Der McGill-Katalog bleibt hier die Grundlage für die 30 klassischen Magnetar-Reiter. Seit dem Katalogstand von 2020 wurden aber Objekte diskutiert, die an dieser Ordnung rütteln: etwa GPM J1839-10, ein langperiodischer Radiotransient mit etwa 21 Minuten Periode, der seit mindestens 1988 in Archivdaten nachweisbar ist.

Solche Quellen lassen sich nicht ohne Weiteres als Magnetare in die bestehende Liste einordnen. Ihre physikalische Natur ist noch ungeklärt. Diskutiert werden unter anderem extrem langsam rotierende Neutronensterne, langperiodische Magnetare, magnetische Weiße Zwerge oder andere Systeme. Deshalb gehören sie nicht in die 30 Profile, sondern zu den offenen Objektfragen.

Der Katalog bleibt für die dort erfasste Magnetar-Familie gültig. GPM J1839-10 zeigt jedoch, dass möglicherweise weitere Klassen langperiodischer Quellen berücksichtigt werden müssen.

Zeitleiste

Eine kurze Chronologie wichtiger Beobachtungen. Die Formulierungen bleiben bewusst vorsichtig, weil Entdeckungs- und Klassifikationsstände je nach Quelle variieren können.

Entdeckungen im Verlauf

„Erkenntnis entsteht schrittweise: durch Entdeckungen, Ausbrüche und lange Pausen dazwischen.“
2023–2026 Ultralange Transienten und neue Abgrenzungen
2026

ASKAP J1745−5051 schärft die Abgrenzung

Abgrenzung

Periodische Radio-, Röntgen- und optische Signale sprechen hier für ein akkretierendes System mit einem Weißen Zwerg. Der Befund zeigt, dass ein langperiodischer Radiotransient nicht automatisch ein Magnetar ist.

2025

ASKAP J1832−0911: Radio- und Röntgenpuls im 44-Minuten-Takt

Grenzfall

Erstmals wurde bei einem hellen langperiodischen Radiotransienten eine gleichperiodische Röntgenemission nachgewiesen. Als Erklärung werden unter anderem ein alter Magnetar und ein stark magnetisierter Weißer Zwerg diskutiert.

2023/24

Wissenschaftliche Einordnung der M82-Riesenfackel

Der Gammaausbruch GRB 231115A wurde im November 2023 beobachtet und 2024 als Magnetar-Riesenfackel in der nahen Sternentstehungsgalaxie M82 veröffentlicht. Damit ließ sich ein solches Extremereignis weit außerhalb der Milchstraße untersuchen.

2024

ASKAP J1935+2148 und eine 54-Minuten-Periode

Grenzfall

Der Radiotransient zeigte drei unterschiedliche Emissionszustände. Die Beobachtungen sprechen eher für einen sehr langsam rotierenden Neutronenstern oder Magnetar, eine endgültige Einordnung steht jedoch aus.

2023

GPM J1839-10 und ultralange Perioden

Grenzfall

Ein Radiotransient mit etwa 21 Minuten Periode wurde als Grenzfall diskutiert: möglicherweise magnetarnah, aber nicht sauber als klassischer McGill-Magnetar einzuordnen.

2008–2020 Neue Magnetartypen und Radioereignisse
2020

FRB 200428 und Swift J1818.0−1607

SGR 1935+2154 wurde mit einem galaktischen Fast-Radio-Burst verbunden; Swift J1818.0−1607 wurde als sehr junger Magnetar bekannt.

2014

McGill Online Magnetar Catalog

Olausen und Kaspi veröffentlichten den McGill-Katalog als wichtige öffentliche Referenz für Magnetarwerte und Literaturverweise.

2013

Magnetar nahe Sagittarius A*

SGR J1745−2900 wurde nahe dem galaktischen Zentrum entdeckt und half, das interstellare Medium dort zu untersuchen.

2010

Low-B-Magnetar SGR 0418+5729

SGR 0418+5729 wurde wichtig, weil sein abgeleitetes Dipolfeld ungewöhnlich niedrig ist. Das zeigte, dass Magnetarverhalten nicht nur an ein hohes Dipolfeld gebunden ist.

2008

Radiolauter Magnetar PSR J1622−4950

PSR J1622−4950 wurde als radiolauter Magnetar bekannt und zeigte, dass Magnetare auch im Radiobereich auffällig sein können.

1998–2006 Modell und Beobachtung wachsen zusammen
2006

Magnetar-ähnlicher Ausbruch von PSR J1846−0258

Grenzbereich

Ein junger rotationsgetriebener Pulsar zeigte magnetarähnliche Aktivität. Das machte die Grenze zwischen Objektklassen interessanter.

2004

Giant Flare von SGR 1806−20

Einer der hellsten beobachteten galaktischen Hochenergie-Ausbrüche; wichtig für Magnetar- und Neutronensternphysik.

2002

Ausbruch von 1E 2259+586

Ein anomaler Röntgenpulsar zeigte SGR-ähnliche Ausbrüche. Das stärkte die Verbindung zwischen AXP- und SGR-Objekten im Magnetar-Bild.

1998

Giant Flare von SGR 1900+14

Ein großer Ausbruch machte SGR 1900+14 zu einem der Schlüsselobjekte der Magnetar-Forschung.

1979–1995 Die Anfänge des Magnetar-Bildes
1995

Magnetar-Idee wird auf SGRs angewendet

Thompson und Duncan verbanden Soft Gamma Repeater mit dem Zerfall beziehungsweise der Umordnung extrem starker Magnetfelder.

1992

Magnetar-Modell wird formuliert

Duncan und Thompson entwickelten das Magnetar-Modell als Erklärung für Neutronensterne mit extrem starken Magnetfeldern.

1979

5.-März-Ereignis

Ein extrem heller Gamma-Ausbruch wurde später mit SGR 0526−66 und dem Supernova-Überrest N49 in Verbindung gebracht.

Glossar

Kurze Übersetzungen der wichtigsten Kürzel und Fachbegriffe, damit die einzelnen Magnetar-Reiter verständlicher werden.

Begriffe ohne Nebelmaschine

„Kurze Begriffe helfen, wenn die Fragen groß werden.“
01

Grundbegriffe und Rotation

SGR

Soft Gamma Repeater: Quelle kurzer wiederkehrender Gamma- und Röntgenausbrüche.

AXP

Anomalous X-ray Pulsar: Röntgenpulsar, dessen Leuchtkraft nicht allein durch Rotationsenergie erklärt wird.

P

Rotationsperiode: Zeit für eine Umdrehung des Neutronensterns, meist in Sekunden.

dP/dt

Abbremsrate: Änderung der Rotationsperiode pro Zeit. Sie zeigt, wie stark die Rotation langsamer wird.

Bsurf

Abgeleitetes Oberflächen-Magnetfeld. Auf dieser Seite wird es einheitlich in Tesla angezeigt.

Tesla und Gauss

Tesla (T) ist die SI-Einheit für magnetische Flussdichte. Gauss (G) stammt aus dem älteren cgs-Einheitensystem und wird in der Astronomie weiterhin häufig verwendet. Beide beschreiben dieselbe physikalische Größe, nur in anderer Skalierung: 1 T = 10.000 G. Ein Katalogwert von 1014 G entspricht daher 1010 T.

dE/dt

Rotationsenergie-Verlustleistung: abgeschätzte Leistung, die durch die Abbremsung der Rotation verfügbar wird.

Tauc

Charakteristisches Alter. Es ist eine Modellgröße, nicht automatisch das echte Alter des Objekts.

02

Spektrum und Strahlung

NH

Wasserstoff-Säulendichte entlang der Sichtlinie. Sie beschreibt, wie stark Gas zwischen uns und der Quelle Röntgenstrahlung absorbieren kann.

PL Index

Photonenindex eines Potenzgesetz-Spektrums. Er beschreibt die Form des nichtthermischen Röntgenspektrums.

BB Temp

Blackbody Temperature: Schwarzkörper-Temperatur einer thermischen Spektralkomponente, meist in keV angegeben.

Unabs Fx

Unabsorbed Flux: korrigierter Röntgenfluss ohne Absorption durch Gas und Staub entlang der Sichtlinie.

Lx

Röntgenleuchtkraft. Im McGill-Katalog bezieht sie sich auf den 2-10-keV-Bereich und die angegebene Entfernung.

Assoc

Mögliche Assoziation mit einem Sternhaufen, Supernova-Überrest, Molekülwolke, HII-Region oder anderer Umgebung.

Opt/IR

Hinweis, ob ein optisches oder infrarotes Gegenstück beobachtet beziehungsweise diskutiert wurde.

Bands

Wellenbereiche mit nachgewiesener persistenter Emission: H, X, O, I oder R.

H

Soft Gamma Rays oder harte Röntgenstrahlung oberhalb von 10 keV.

X

Röntgenstrahlung, im McGill-Katalog meist 1-10 keV.

O

Optisch oder nahes Infrarot.

I

Mittleres bis fernes Infrarot.

R

Radiostrahlung.

03

Koordinaten und Einheiten

RA, Dec

Rektaszension und Deklination: Himmelskoordinaten des Objekts, hier im Bezugssystem J2000.

J2000

Standard-Bezugsepoche für astronomische Koordinaten. Sie legt fest, auf welchen Himmelskoordinaten-Stand sich die Angabe bezieht.

kpc

Kiloparsec. 1 kpc entspricht etwa 3.260 Lichtjahren.

erg/s

Leistungseinheit aus dem cgs-System. 1 erg/s entspricht 10−7 Watt.

erg/s/cm2

Flusseinheit: Energie pro Zeit und Fläche. Sie wird häufig für Röntgenfluss-Angaben genutzt.

keV

Kiloelektronenvolt. Einheit für Energie, häufig in der Röntgenastronomie.

kyr

Tausend Jahre. Wird beim charakteristischen Alter verwendet.

04

Aktivität und Ereignisse

transient

Vorübergehend stark aktive Quelle, die zwischen ruhigen und aktiven Zuständen wechseln kann.

persistent

Andauernde beziehungsweise dauerhaft nachweisbare Emission außerhalb einzelner Ausbrüche.

Giant Flare

Extrem energiereicher Magnetar-Ausbruch, deutlich stärker als normale kurze Bursts.

FRB

Fast Radio Burst: kurzer, intensiver Radioblitz. SGR 1935+2154 wurde 2020 mit einem galaktischen FRB verbunden.

Glitch

Sprunghafte Änderung der Rotationsperiode eines Neutronensterns.

Anti-Glitch

Eine sprunghafte Verlangsamung, die bei Magnetaren diskutiert wird und wahrscheinlich mit Ausbrüchen zusammenhängt.

Quellen & Methodik

Woher die Angaben stammen, wie sie eingeordnet werden und an welchen Stellen bewusst Unsicherheit stehen bleibt.

Vom Signal zur belastbaren Aussage

„Eine Quelle liefert Daten. Methodik entscheidet, was wir daraus sagen dürfen.“
01Primärquellen zuerst

Kataloge, Fachartikel und Missionsarchive bilden die Grundlage.

02Unsicherheit sichtbar

Kandidaten, Grenzfälle und fehlende Werte werden nicht zu Gewissheiten gemacht.

03Datenstand nennen

Historische Katalogwerte und spätere Forschung werden voneinander getrennt.

01Arbeitsweise und Einordnung

Auswahl

Die 30 Objektprofile folgen dem öffentlichen McGill Online Magnetar Catalog. Neuere Grenzfälle der Zeitleiste werden nicht stillschweigend in diesen historischen Katalogbestand eingemischt.

Übertragung

Einheiten werden für die Website verständlich dargestellt. So werden Magnetfelder zusätzlich in Tesla eingeordnet; der ursprüngliche Katalogbezug bleibt im Glossar erklärt.

Fehlende Angaben

Wo keine belastbare öffentliche Angabe vorliegt, bleibt das Feld leer oder wird als „keine Angabe“ gekennzeichnet. Werte werden weder geschätzt noch ergänzt, nur damit eine Karte vollständig wirkt.

Statusbegriffe

„Bestätigt“, „Kandidat“, „Grenzfall“ und „Abgrenzung“ bezeichnen unterschiedliche Evidenzlagen. Eine diskutierte Magnetar-Deutung ist keine bestätigte Klassifikation.

02Datenbasis der 30 Magnetare
03Facharchive und Beobachtung
Röntgen

Chandra, XMM-Newton und Swift

Positionen, Spektren, Ausbrüche und Ruhehelligkeit werden über Beobachtungen und Missionsarchive nachvollziehbar.

Objektdaten

SIMBAD und NASA ADS

Bezeichnungen, Koordinaten und Literaturwege werden gegen etablierte astronomische Datenbanken geprüft.

04Nachweise für aktuelle Zeitleisten-Einträge
05Galaktische Magnetfelder und Gasdynamik

SKAO

Das Square Kilometre Array Observatory als eigener kleiner Themenbereich: allgemein, technisch, datengetrieben und mit Deutschlands Rolle im Projekt.

Radiofenster ins Universum

„Die SKA-Teleskope erfassen schwache Radiosignale und machen damit bislang verborgene Strukturen des Universums messbar.“

SKAO

Zwei Standorte. Ein Netzwerk. Ein Observatorium.

Warum diese Standorte?

01

Südafrika

Funkruhige Karoo

Die abgelegene, gesetzlich geschützte Region ist hoch und trocken. Das verringert künstliche Funkstörungen und atmosphärische Einflüsse; MeerKAT bringt zudem erprobte Infrastruktur und Erfahrung mit.

02

Westaustralien

Abgeschieden und geschützt

Die dünn besiedelte Murchison-Region besitzt eine gesetzliche Funkruhezone. Das ist besonders wichtig für die sehr störanfälligen schwachen Signale bei niedrigen Frequenzen.

03

Globale Bedeutung

Zwei Teleskope, ein Observatorium

Die beiden Anlagen ergänzen sich über unterschiedliche Frequenzbereiche. Internationale Teams erhalten dadurch ein gemeinsames Instrument für viele Forschungsfragen und teilen Technik, Daten und wissenschaftliche Ergebnisse.

Wissenschaftliche Ziele

04

Wiege des Lebens

Planeten und Moleküle

Protoplanetare Scheiben, erdähnliche Planeten, Moleküle in Wolken und Atmosphären sowie technische Signale untersuchen.

05

Einstein testen

Pulsare als Präzisionsuhren

Zehntausende neue Pulsare können als kosmische Uhren dienen – auch für Tests der Relativitätstheorie.

06

Kosmische Magnetfelder

Polarisiertes Radiolicht

Faraday-Rotation hilft, Ursprung und Entwicklung interstellarer und intergalaktischer Magnetfelder zu untersuchen.

07

Galaxien und Kosmologie

Struktur des Universums

Beobachtungen der Spektrallinie des neutralen Wasserstoffs (HI), großräumige Strukturen, Dunkle Energie und schwache Gravitationslinsen gehören zu den großen Themen.

08

Reionisierungsepoche

Die ersten leuchtenden Objekte

Die rotverschobene HI-Linie des neutralen Wasserstoffs soll helfen, frühe Objekte und supermassereiche Schwarze Löcher zu untersuchen.

09

Breites Forschungsprogramm

Neutronensterne, Pulsare und Teilchen

Kosmologie, Neutronensterne und Pulsare, Magnetismus, unsere Galaxie, Transienten, Extragalaktik, Sonnenphysik und hochenergetische kosmische Teilchen.

Projekt in Kürze

10

Gründung

15. Januar 2021

Der Aufbau läuft seit 2021.

11

Ausbau

Schrittweise zur Wissenschaft

Teilarrays werden nacheinander in Betrieb genommen. Die aktuellen Termine für SKA-Low und SKA-Mid stehen im Technik-Reiter.

12

Internationale Organisation

Zwischenstaatlich

Der Hauptsitz befindet sich im Vereinigten Königreich.

13

Wissenschaftliche Bedeutung

Viele Forschungsfelder

Pulsare, Magnetare, kosmische Magnetfelder, Galaxienentwicklung, Dunkle Materie, Dunkle Energie und das frühe Universum.

14

Digitales Magazin

Contact

Nachrichten, Geschichten und Einblicke aus der SKAO-Community.

SKAO verbindet zwei Standorte zu einem Radioteleskop-Netzwerk. Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.
MeerKAT-Beobachtungen und Einordnung

Breiter Überblick

Die Zentralregion der Milchstraße im Radiolicht

MeerKAT-Radiomosaik der Zentralregion der Milchstraße mit Radiofilamenten und den inneren Bereichen der Radioblasen
Breiter Überblick: Das MeerKAT-Mosaik zeigt die galaktische Ebene, Radiofilamente und den inneren Teil der Radioblasen. Aufnahme: South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), bereitgestellt von der Universität Oxford.

MeerKAT-Entdeckung

Radioblasen über und unter dem Zentrum der Milchstraße

MeerKAT-Radiobild zweier großer Radioblasen über und unter dem Zentrum der Milchstraße
Hochformat: die mit MeerKAT beobachteten Radioblasen über und unter der galaktischen Ebene. Aufnahme: South African Radio Astronomy Observatory (SARAO).

MeerKAT machte zwei große, annähernd symmetrische Radioblasen sichtbar, die sich oberhalb und unterhalb der Ebene der Milchstraße erstrecken.

  • Ausdehnung: Zusammen reichen die beiden Strukturen über rund 1.400 Lichtjahre.
  • Strahlung: Schnelle Elektronen bewegen sich in Magnetfeldern und erzeugen dabei Synchrotronstrahlung im Radiobereich.
  • Entstehung: Als mögliche Ursache gilt ein energiereiches Ereignis nahe dem zentralen Schwarzen Loch vor einigen Millionen Jahren.

Neue Einordnung · 2026

Galactic Center Lobe

  • Entfernung vom Sonnensystem: höchstens etwa 2 Kiloparsec beziehungsweise rund 6.500 Lichtjahre.
  • Zum Vergleich: Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße ist rund 26.000 Lichtjahre von uns entfernt.
  • Objekttyp: photoionisierte H-II-Region.
  • Lage: im Vordergrund der Sichtlinie, nicht im galaktischen Zentrum.

MeerKAT ist bereits in Betrieb. Seine Technik und die Erfahrungen aus dem Betrieb fließen in SKA-Mid ein.

Technische Details

„Präzise Antennen, Zeitmessung und Datenverarbeitung verbinden viele Einzelsignale zu einem Radiobild.“

SKA-Low und SKA-Mid im Vergleich

Zwei Arrays für unterschiedliche Bereiche des Radiohimmels

Frequenzbereiche

01

SKA-Mid

Designbereich350 MHz–15,4 GHz

Mittlere bis hohe Radiofrequenzen.

02

SKA-Low

Designbereich50–350 MHz

Niedrige Radiofrequenzen.

Standorte

03

SKA-Low · Region

FestgelegtMurchison, Westaustralien

Inyarrimanha Ilgari Bundara, das CSIRO Murchison Radio Astronomy Observatory, liegt in der Region um Boolardy auf dem Land der Wajarri Yamaji.

04

SKA-Mid · Region

FestgelegtKaroo, Northern Cape

Der Standort liegt nahe Carnarvon in der südafrikanischen Karoo.

SKA-Low · Vollständige Design-Baseline

05

Antennen

Vollausbau131.072

Log-periodische Einzelantennen für niedrige Frequenzen.

06

Stationen

Vollausbau512 × 256 Antennen

Die Stationen bilden gemeinsam das Low-Array.

07

Sammelfläche

Vollausbaurund 419.000 m²

Technischer Designwert der verteilten Antennenflächen.

08

Basislinie

Vollausbaumaximal rund 74 km

Größter Abstand zwischen zwei Stationen. Große Abstände erhöhen die erreichbare Winkelauflösung.

SKA-Mid · Vollständige Design-Baseline

09

Schüsseln

Vollausbau197

Gesamtzahl im SKA-Mid-Design.

10

Aufteilung

Vollausbau133 SKA + 64 MeerKAT

Neue 15-Meter-Schüsseln werden mit dem bestehenden MeerKAT-Array verbunden.

11

Durchmesser

Vollausbau15 Meter

Größe der neuen beweglichen SKA-Mid-Parabolantennen.

12

Basislinie

Vollausbaumaximal rund 150 km

Größter Abstand zwischen zwei Schüsseln. Die Abstände ermöglichen hochaufgelöste Radiobilder.

Die technische Kette reicht von der Antenne bis zum wissenschaftlich nutzbaren Datensatz. Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.

Vom Radiosignal zum Forschungsdatensatz

1

Antennen

Radiowellen treffen zeitversetzt auf die Stationen und Schüsseln.

2

Uhren

Präzise Zeitstempel ordnen die räumlich getrennten Signale einander zu.

3

CSP

Der Central Signal Processor korreliert und bündelt die Signale.

4

SDP

Der Science Data Processor erzeugt Bilder, Datenwürfel und weitere Datenprodukte.

5

SRCNet

Das SKA Regional Centre Network stellt Daten und Analysewerkzeuge über regionale Rechenzentren bereit.

Bau und Inbetriebnahme

Teilarrays liefern bereits Testdaten

Erreicht

SKA-Low

Die ersten 1.024 Antennen lieferten ein Testbild. 2026 werden Infrastruktur und weitere Stationen schrittweise in Betrieb genommen.

Im Aufbau

SKA-Mid

Nach den ersten Interferenzstreifen mit zwei Schüsseln wird als nächster öffentlich angekündigter Bildmeilenstein ein Vier-Schüssel-Array erwartet.

Baufortschritt und Weg zur Wissenschaft

Erreicht

01/2026

SKA-Mid First Fringes

Zwei Schüsseln arbeiteten erstmals gemeinsam als Interferometer. Zu diesem Zeitpunkt waren sieben SKA-Mid-Schüsseln am Standort aufgebaut.

01/2026

Rund 70 SKA-Low-Stationen installiert

Die installierten Stationen umfassen zusammen rund 17.920 Antennen.

08/2025

SKA-Low AA0.5

Die ersten vier Stationen mit zusammen 1.024 Antennen bestanden die Verifikation und bildeten die erste operationelle Array-Konfiguration.

07/2025

Erstes Signal mit einem SKA-Mid-Receiver

Ein Band-2-Receiver erfasste neutralen Wasserstoff aus unserer Galaxie.

Nächste geplante Schritte

2. Halbjahr 2026

Erstes SKA-Mid-Bild mit vier Schüsseln erwartet

Das SKAO nennt diesen Schritt als nächsten öffentlich angekündigten Bildmeilenstein für das wachsende Teilarray.

2. Halbjahr 2027

Science Verification mit SKA-Low

Die Community soll erstmals Zugang zu öffentlich verfügbaren SKA-Low-Daten erhalten.

2029

Science Verification mit SKA-Mid

Der derzeitige Zeitplan nennt 2029 für den ersten wissenschaftlichen Community-Zugang zu SKA-Mid.

2030 / 2032

Erste reguläre Beobachtungszyklen

Cycle 0 ist derzeit für SKA-Low 2030 und für SKA-Mid 2032 vorgesehen.

Vollständige Design-Baseline

Der vollständige AA4-Ausbau umfasst 512 SKA-Low-Stationen und 197 SKA-Mid-Schüsseln. Für diesen Vollausbau ist weiterhin kein verbindlicher Fertigstellungstermin veröffentlicht.

Empfänger und Leistungswerte

Erste Empfängergeneration von SKA-Mid

  • Band 1: 350 bis 1.050 MHz.
  • Band 2: 950 bis 1.760 MHz.
  • Band 5a: 4.600 bis 8.500 MHz.
  • Band 5b: 8.300 bis 15.400 MHz mit zwei nutzbaren Teilbandbreiten von jeweils 2.500 MHz.
  • Die Bänder 3 und 4 gehören zur Design-Baseline, werden aber erst eingesetzt, wenn zusätzliche Finanzierung verfügbar ist.

Empfindlichkeit und Durchmusterungsgeschwindigkeit

SKA-Low

8× empfindlicher, 135× schneller

Vergleich mit LOFAR im Frequenzbereich von SKA-Low.

SKA-Mid

fast 5× empfindlicher, 60× schneller

Vergleich mit dem Karl G. Jansky Very Large Array.

Vorläufer und frühere Planungen

Technologie-Vorläufer und Pathfinder

  • MeerKAT, ASKAP, LOFAR, das Allen Telescope Array und das Murchison Widefield Array erprobten wichtige technische Konzepte der Radiointerferometrie.
  • Die Square Kilometre Array Design Study und das Technology Development Project bereiteten Technik und Systemkonzepte des SKA vor.

Historische Design- und Phasenplanung

  • Frühere Planungen beschrieben drei Ausbaustufen mit wachsender Auffangfläche und einem späteren Ausbau zu höheren Frequenzen.
  • Ältere Konzepte nannten Ausdehnungen bis etwa 3.000 Kilometer, sehr große Sichtfelder und mehrere gleichzeitige Beobachtungsfelder.
  • Diese Angaben beschreiben frühere Entwürfe. Sie gehören nicht zur aktuellen Baukonfiguration der ersten SKAO-Arrays.

Datenverarbeitung und Kandidatensuche

„Automatisierte Suchverfahren helfen, auffällige Signale in sehr großen Datenmengen zu finden.“

Offizielle SKAO-Planungsgrößen

01

Rohdatenfluss

Planungswertdurchschnittlich 8 Tbit/s

Vorgesehener Datenstrom von den Teleskopen zu den zentralen Signalprozessoren.

02

Rechenleistung

Planungswertje 135 PFlops vorgesehen

Planungswert für jeden Science Data Processor (SDP).

03

Science Data Processors

VorgesehenPerth und Kapstadt

Die vorgesehenen Hochleistungsrechner verarbeiten Daten nahe den beiden Teleskopstandorten.

04

Archivierung

Planungswertüber 700 PB/Jahr erwartet

Offizielle Größenordnung für die jährlich zu archivierenden Daten.

05

Speichervergleich

Vergleichswertrund 1,5 Mio. Laptops/Jahr

Anschaulicher Vergleich der offiziellen SKAO-Big-Data-Seite.

06

Regionalzentren-Netzwerk

Netzwerkmodell100 Gbit/s bidirektional vorgesehen

Modell für Verbindungen zum SKA Regional Centre Network (SRCNet).

07

Datenzugang

BetriebsmodellNutzer arbeiten an den Daten

Standortunabhängige Science Gateways bringen Analysewerkzeuge und Rechenleistung zu den Datenprodukten.

Offizielle Planungsgrößen der vorgesehenen SKAO-Datenverarbeitung. Künstlerische Darstellung.
Historischen SDP-Entwurf von 2016 anzeigen

Historische Such- und Alert-Architektur

08

SKA-Mid

1.500 digital gebündelte Beobachtungsstrahlen

300 MHz Bandbreite und 64 µs Zeitauflösung im Entwurf von 2016.

09

SKA-Low

500 digital gebündelte Beobachtungsstrahlen

100 MHz Bandbreite und 100 µs Zeitauflösung im Entwurf von 2016.

10

Dispersionssuche

6.000 Schritte im Dispersionsmaß (DM)

Das Dispersionsmaß reichte bis 3.000 pc/cm³ bei etwa zehnminütigen Beobachtungen.

11

Pulsarsuche

FFT mit acht Millionen Punkten

Die schnelle Fourier-Transformation (FFT) wurde durch 85 Beschleunigungsfilter bis ±500 m/s² ergänzt.

12

Transienten

Hinweis nach etwa 10 s

Vorläufige Meldung nach Eingang in der damaligen Datenarchitektur.

13

Pulsare

Hinweis nach etwa 600 s

Zeitrahmen für einen wahrscheinlichen Pulsarnachweis im Entwurf von 2016.

14

Kandidaten

rund 1.000 pro Beobachtungsstrahl

Historische Größenordnung je 600-Sekunden-Beobachtung.

Historische ML- und Pufferplanung

15

Abgleichen

Vergleich mehrerer Beobachtungsstrahlen

Signale in mehreren Strahlen helfen, Störungen zu erkennen.

16

Klassifizieren

Merkmale und maschinelles Lernen

Kandidaten werden bewertet, priorisiert und ausgewählt.

17

Transienten-Puffer

Dual-polarisierte Spannungsdaten

Konzept von 2016: bis 150 MHz bei SKA-Low, bis 400 MHz bei SKA-Mid und mindestens 2-Bit-Sampling.

KI, Kandidatensuche und wissenschaftliche Einordnung

Was aktuelle SKAO-Unterlagen beschreiben

Ein Kandidat ist ein automatisch markiertes Signal, das anschließend fachlich geprüft werden muss.

Das Pulsar Search Sub-system, kurz PSS, durchsucht aus mehreren Antennensignalen gebildete Datenströme nach periodischen Quellen, vor allem Pulsaren, und nach einzelnen Pulsen transienter Radioquellen. Es erzeugt Kandidatendaten und leitet sie an den Science Data Processor weiter.

Die aktuellen Entwicklerunterlagen beschreiben mehrere Suchmodule und Verarbeitungsschritte. Eine einzelne, zentral benannte „SKAO-KI“ wird dort nicht beschrieben.

Wo maschinelles Lernen belegt ist

Maschinelles Lernen wird in SKAO-Datenwettbewerben und wissenschaftlichen Untersuchungen eingesetzt. Ein älterer Entwurf der Datenpipeline von 2016 sah außerdem Heuristiken, Klassifikation, Koinzidenztests und geordnete Kandidatenlisten für die Pulsar- und Transientensuche vor.

Diese konkreten ML-Schritte sind historische Planungswerte. Die öffentlich zugänglichen aktuellen Unterlagen bestätigen sie nicht als endgültige Produktionsarchitektur der SKA-Teleskope.

Magnetare, Pulsare und schnelle Radioblitze

Die SKA-Teleskope sind für die Suche nach Pulsaren und kurzzeitigen Radioereignissen wie schnellen Radioblitzen ausgelegt. Die Herkunft schneller Radioblitze ist noch nicht vollständig geklärt. Stark magnetisierte Neutronensterne gelten als mögliche Quelle. Magnetare gehören zu dieser Gruppe, doch nicht jeder schnelle Radioblitz lässt sich einem Magnetar zuordnen.

Ein automatisch erzeugter Kandidat ist noch kein astrophysikalischer Nachweis. Dafür sind unter anderem Störungsprüfung, Kalibrierung, Beobachtungskontext und möglichst weitere Beobachtungen nötig. Die abschließende wissenschaftliche Einordnung bleibt Aufgabe der Forschenden.

Prototyp am Südhimmel

„SKAMPI erprobt Technik für SKA-Mid und beobachtet bereits den Südhimmel.“

Deutscher Prototyp am Südhimmel

SKAMPI verbindet Techniktests mit echter Radioastronomie

System und Standort

01

S-Band

1,75–3,5 GHz

Ein Empfängerbereich für technische und wissenschaftliche Tests.

02

Ku-Band

12,0–18,0 GHz

Der zweite Empfänger erweitert den nutzbaren Frequenzbereich.

03

Apertur

15 Meter

Die bewegliche Parabolantenne verbindet ein großes Sichtfeld mit schneller Himmelsabdeckung.

04

Frontend

Volldigital

Zwei Empfangseinheiten speisen die Signale in die weitere Verarbeitung ein.

05

Backend

GPU-beschleunigtes MPIfR-System

Das anpassbare Rechnersystem verarbeitet unter anderem Pulsar-, Polarisations- und VLBI-Daten. VLBI steht für Radiointerferometrie über sehr große Basislinien.

06

Entwicklung und Betrieb

Internationale Zusammenarbeit

MPIfR und SARAO realisierten das Projekt. Entwurf, Fertigung und Teilsysteme stammen aus mehreren beteiligten Ländern.

SKAMPI ist der deutsche SKA-Mid-Prototyp in Südafrika. Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.

Einordnung: wissenschaftlicher Fernbetrieb und veröffentlichte VLBI-Tests

Aktueller Betrieb und Aufgaben

MPIfR-Projektseite und veröffentlichte Messungen

Ein Prototyp im wissenschaftlichen Routinebetrieb

SKAMPI wird routinemäßig von Bonn aus betrieben. Das Teleskop dient nicht nur der technischen Vorbereitung von SKA-Mid, sondern wird bereits für eigene wissenschaftliche Programme genutzt.

Beobachtungen

Vier Schwerpunkte

Himmelsdurchmusterungen, Pulsare, aktive Galaxienkerne und schnelle Radioblitze gehören zum aktuellen Einsatz.

D-MeerKAT

Zusätzliche Testinfrastruktur

Das D-MeerKAT-Konsortium nutzt SKAMPI, um technische Abläufe, Software und Datenverarbeitung unter realen Bedingungen zu erproben.

VLBI-Nachweis

Verbindungen nach Europa und Australien

Veröffentlichte S-Band-Tests zeigen erfolgreiche Interferenzmessungen mit dem europäischen EVN und dem australischen Long Baseline Array. Damit ist die gemeinsame Signalauswertung über Kontinente erprobt. Satellitentracking bleibt eine vorgesehene weitere Nutzung.

Polarisation

Kosmische Magnetfelder

Der radioleise Standort, das große Sichtfeld und die Polarisationseigenschaften unterstützen Untersuchungen kosmischer Magnetfelder.

Robotikbetrieb: Das MPIfR beschrieb 2024 ein vollständig automatisiertes Beobachtungssystem als Entwicklungsziel. Die aktuelle Projektseite bestätigt den routinemäßigen Fernbetrieb aus Bonn, bezeichnet den vollständigen Robotikbetrieb aber nicht als abgeschlossen.

Meilensteine und First-Light-Ergebnisse

Vom Aufbau zum wissenschaftlichen Betrieb

2026

Erste VLBI-Ergebnisse veröffentlicht

Der Beitrag „VLBI with SKAMPI“ im Wissenschaftsband Advancing Astrophysics with the SKA II beschreibt die ersten S-Band-Tests und die Einbindung in internationale Teleskopnetze. Er dokumentiert einen technischen Nachweis, noch keine vollständige Charakterisierung aller Betriebsarten.

2024

First Light veröffentlicht

Am 25. Januar 2024 stellte das MPIfR die wissenschaftliche Einsatzbereitschaft und die ersten Ergebnisse vor.

2022

Technische Inbetriebnahme abgeschlossen

Systembewertung, Tests auf Hochfrequenzstörungen und Leistungstests waren Anfang 2022 beendet.

2019

Erste Testbeobachtungen

Im Dezember 2019 begann die technische Erprobung am Himmel.

2018

Aufbau in der Karoo

Die Antenne wurde Mitte 2018 am südafrikanischen SKA-Standort vollständig errichtet.

SKAMPI-Radiokarte des von Südafrika sichtbaren Südhimmels in galaktischen Koordinaten
First-Light-Karte bei 2,5 GHz. Der sichtbare Südhimmel wurde in zwei aufeinanderfolgenden Nächten mit 2,5 Grad pro Sekunde abgetastet. © SKAMPI-Team

Südhimmelkarte

Großflächige Radioquellen werden sichtbar

Die noch unkalibrierte Karte zeigt bereits charakteristische Radiostrahlung der Milchstraße und externer Galaxien wie Centaurus A. Störungen sowie atmosphärische und systembedingte Schwankungen waren in diesen ersten Daten noch enthalten.

Historische Planungsangabe: Im Januar 2024 berichtete das MPIfR, dass für eine erste vollständige S-Band-Durchmusterung noch ungefähr 40-mal mehr Beobachtungen auszuwerten waren. Diese Zahl beschreibt keinen aktuellen Verarbeitungsfortschritt.

Pulsprofil und dynamisches Spektrum des mit SKAMPI beobachteten Vela-Pulsars
Nachweis des Vela-Pulsars: Pulsprofil und frequenzaufgelöstes Signal aus einer 120 Sekunden langen Beobachtung. © SKAMPI-Team

Pulsarbeobachtung

Vela bestätigt die zeitliche Auflösung

Der gemessene Puls stimmt mit den Erwartungen aus der Fachliteratur überein. Damit zeigte SKAMPI, dass das Teleskop neben großflächigen Karten auch zeitaufgelöste Beobachtungen heller Pulsare durchführen kann.

Magnetfelder in kleinen Galaxien

MEDUSA untersucht, wie Sternentstehung und Wechselwirkungen Magnetfelder in nahen Zwerggalaxien verstärken und ordnen.

MEDUSA verständlich erklärt

Tiefe Radiobeobachtungen machen unsichtbare Magnetfelder sichtbar

MEDUSA steht für „Magnetic-field Evolution in Dwarf galaxies from Ultra-deep SKA Analysis“. Das Beobachtungsprogramm verbindet Radiokontinuum, Polarisation und neutralen Wasserstoff, um Magnetfelder, kosmische Strahlung und Gasbewegungen in massearmen Galaxien gemeinsam zu untersuchen. Die erste veröffentlichte Fallstudie behandelt das wechselwirkende System NGC 1487.

Die vier Kernfragen

01

Was untersucht MEDUSA?

Beobachtungsprogramm13 nahe Zwerggalaxien

Die Stichprobe umfasst isolierte Systeme und massearme Verschmelzungen mit unterschiedlichen Gasanteilen, Sternentstehungsraten und Entwicklungsstadien.

02

Wie wird gemessen?

MessmethodeRadiokontinuum und Polarisation

MeerKAT und das Australia Telescope Compact Array erfassen mehrere Frequenzbereiche. Die Polarisation liefert Hinweise auf geordnete und turbulente Magnetfeldanteile.

03

Was ist bestätigt?

Veröffentlichtes ErgebnisMagnetfelder in NGC 1487

Im Zentrum ist das Feld turbulent. In den Außenbereichen richtet es sich entlang der Gezeitenarme aus und bildet eine großräumige Struktur über ungefähr drei Kiloparsec.

04

Was bleibt offen?

Noch offenVom Einzelfall zur Population

Die Ergebnisse von NGC 1487 lassen sich nicht ohne die Auswertung der übrigen Stichprobe auf alle Zwerggalaxien übertragen.

Deutsche Beteiligung

Deutsche Beteiligung

MEDUSA wird wissenschaftlich aus Bochum mitgetragen

Programmleitung und ErstautorSam Taziaux

Wissenschaftlicher Leiter von MEDUSA

Sam Taziaux ist Doktorand am Astronomischen Institut der Ruhr-Universität Bochum und Mitglied im SFB 1491, Projekt A2. Die Primärpublikation nennt ihn als Principal Investigator des MEDUSA-Programms sowie der verwendeten MeerKAT- und ATCA-Beobachtungsprojekte. Er ist Erstautor und Kontaktperson von MEDUSA I.

MitautorMichael Stein

Bochumer Beteiligung an MEDUSA I

Michael Stein ist Doktorand am Astronomischen Institut der Ruhr-Universität Bochum und Mitautor der ersten MEDUSA-Veröffentlichung. Seine Forschung umfasst galaktische Magnetfelder, Radiohalos und den Transport kosmischer Strahlung.

Programm und Stichprobe

Programm und Stichprobe

Warum gerade Zwerggalaxien für kosmischen Magnetismus wichtig sind

MEDUSA-Stichprobe13 Galaxien

bis ungefähr 13 Megaparsec Entfernung

Die Auswahl deckt verschiedene Formen, Gasanteile, Sternentstehungsraten und Entwicklungsstadien ab. Dadurch sollen isolierte Zwerggalaxien und massearme wechselwirkende Systeme vergleichbar werden.

Physikalischer AusgangspunktGeringe Masse, starke Rückkopplung

empfindlich für Turbulenz und Ausflüsse

Die schwächere Gravitation erleichtert den Transport von Gas, kosmischer Strahlung und Magnetfeldern aus den Sternentstehungsgebieten in die Umgebung der Galaxie.

Dynamo-FrageKleine und große Skalen

Verstärkung und Ordnung sind getrennte Prozesse

Supernovae und turbulente Gasbewegungen können Magnetfelder rasch auf kleinen Skalen verstärken. Rotation, Scherung und Wechselwirkungen können Feldanteile auf größeren Skalen ausrichten.

ForschungszielMagnetisierung früher Galaxien

nahe Systeme als räumlich auflösbare Vergleichsobjekte

Massearme Galaxien waren wichtige Bausteine größerer Galaxien. Ihre heutige Magnetfeldentwicklung liefert Anhaltspunkte dafür, wie frühe Galaxien Magnetfelder aufgebaut und in ihre Umgebung getragen haben könnten.

Messmethode: vom Radiosignal zur Magnetfeldkarte

Vom Radiosignal zur Magnetfeldkarte

Vier Datensätze beantworten unterschiedliche Teile derselben Frage

01

MeerKAT bei 1,28 Gigahertz

Die besonders empfindlichen L-Band-Daten verfolgen schwache Radiokontinuumemission bis in die Gezeitenarme und liefern Polarisation bei niedriger Frequenz.

02

ATCA bei 2,1, 5,5 und 9 Gigahertz

Die zusätzlichen Frequenzbereiche trennen spektrale Komponenten besser und zeigen, wie Strahlungsverluste die Energieverteilung der kosmischen Elektronen verändern.

03

Volle Polarisationsinformation

Messungen der vier Stokes-Parameter erfassen Gesamtintensität, lineare Polarisation und zirkulare Polarisation. Für die Magnetfeldstruktur sind vor allem die linear polarisierten Anteile entscheidend.

04

Faraday-Tiefenanalyse

Die Rotation der Polarisation über der Wellenlänge wird ausgewertet, um magnetisierte Plasmastrukturen entlang der Sichtlinie voneinander zu unterscheiden und die Feldorientierung zu korrigieren.

05

Spektrum und thermische Korrektur

Thermische freie Strahlung und nichtthermische Synchrotronstrahlung werden getrennt. Das nichtthermische Spektrum beschreibt die Population energiereicher Elektronen und ihre Verluste.

06

Neutraler Wasserstoff und Gasbewegung

Die gesamte MEDUSA-Strategie verbindet Kontinuum und Polarisation mit der 21-Zentimeter-Linie des neutralen Wasserstoffs. So lassen sich Magnetfeldstruktur und Gasbewegung räumlich vergleichen.

Fallstudie NGC 1487

Erste veröffentlichte Fallstudie

NGC 1487 ist ein gestörtes, gasreiches System vor der vollständigen Verschmelzung

Entwicklungsphase

Überlappende Scheiben und Gezeitenarme

Optische, ultraviolette und H-alpha-Daten zeigen mehrere Sternentstehungsgebiete, stark gestörte Gasbewegungen und ausgedehnte Gezeitenstrukturen. NGC 1487 wird als massearmes Verschmelzungssystem in einer frühen Phase eingeordnet.

Beobachtungszeitraum

Mai 2023 bis Februar 2025

MeerKAT beobachtete das System im L-Band. ATCA ergänzte Daten im L/S-, C- und X-Band. Zusammen bilden sie die bislang empfindlichste Radiokontinuum-Datengrundlage für NGC 1487.

Sternentstehung

Turbulente Knoten im Zentrum

In den hellsten Sternentstehungsregionen komprimieren Wechselwirkung, Supernovae und Gasbewegungen das interstellare Medium. Dort schwankt die gemessene Faraday-Rotation stark auf kleinen Skalen.

Gezeitenarme

Geordnetes Feld in den Außenbereichen

Außerhalb des turbulenten Zentrums folgt die korrigierte Magnetfeldorientierung den Gezeitenarmen und krümmt sich teilweise in Richtung des galaktischen Halos.

Messwerte und abgeleitete Magnetfeldstärken

Gemessene und abgeleitete Werte

Was MEDUSA I für NGC 1487 quantitativ zeigt

Magnetfeldstärken beruhen auf der Annahme eines Energiegleichgewichts zwischen kosmischen Teilchen und Magnetfeld. Sie sind deshalb modellabhängige Ableitungen, keine direkte Feldmessung.

Spektralmessung−0,678 ± 0,085

nichtthermischer Spektralindex

Der integrierte Wert beschreibt die Synchrotronstrahlung einer bereits gealterten Population kosmischer Elektronen.

Spektralmessung6,2 ± 1,3 Gigahertz

Frequenz des Spektralknicks

Oberhalb dieses Bereichs werden Strahlungsverluste durch Synchrotron- und inverse Compton-Prozesse für das beobachtete Elektronenspektrum besonders wichtig.

Modellabhängig abgeleitetmehr als 12 Mikrogauss

Magnetfeld im Zentralbereich

Die publizierte Karte ergibt im Zentrum mehr als 12 Mikrogauss und an den äußeren Rändern ungefähr 5 Mikrogauss. Ein Mikrogauss entspricht einem Zehntel Nanotesla.

Stärkste Teilregion18,97 Mikrogauss

Sternentstehungskomplex APC 2

Für die untersuchten Teilregionen wurden ungefähr 5,46 bis 18,97 Mikrogauss abgeleitet. Die höchsten Werte liegen in aktiven Sternentstehungsgebieten.

Polarisation6 bis 10 Prozent

in äußeren Bereichen bei 1,28 Gigahertz

Der Polarisationsanteil steigt außerhalb der stark turbulenten Sternentstehungsregionen an. Bei 2,1 Gigahertz erreicht er im nördlichen Bereich lokal fast 60 Prozent.

Räumliche Ausdehnungungefähr 3 Kiloparsec

großräumig geordnete Feldstruktur

Die Feldorientierung verläuft aus dem chaotischen Zentrum heraus entlang der Gezeitenarme und weist teilweise in den Halo.

Ergebnis, Interpretation und Aussagegrenzen
Beobachtet

Unterschied zwischen Zentrum und Außenbereich

Starke kleinräumige Schwankungen der Faraday-Rotation kennzeichnen die Sternentstehungsregionen. Weiter außen nimmt die Ordnung der Feldorientierung zu.

Interpretation

Turbulenter Dynamo und Gezeitenordnung

Die Studie deutet die zentrale Unordnung als Wirkung eines kleinskaligen Dynamos. Kompression und Scherung während der Wechselwirkung können das Feld in den Gezeitenarmen verstärken und ausrichten.

Modellstudie

Transport kosmischer Elektronen

Eine vereinfachte dreidimensionale Transportrechnung prüft, ob Elektronenausbreitung in einer überlagerten Magnetfeldgeometrie das räumlich veränderte Radiospektrum reproduzieren kann. Sie ist keine eindeutige Rekonstruktion der realen dreidimensionalen Feldstruktur.

Aussagegrenze

Ein System ist noch keine Populationsstudie

MEDUSA I belegt die Magnetfeldstruktur von NGC 1487. Ob dieselben Prozesse in isolierten Zwerggalaxien, anderen Verschmelzungsphasen und der gesamten Stichprobe dominieren, muss die weitere Auswertung zeigen.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Die beiden Listen trennen Instrumente und Programmnamen von den physikalischen Begriffen.

Abkürzungen verständlich erklärt
MEDUSA
Magnetic-field Evolution in Dwarf galaxies from Ultra-deep SKA Analysis.
SKA
Square Kilometre Array, das internationale Radioobservatorium, auf dessen wissenschaftliche Möglichkeiten MEDUSA vorbereitet.
MeerKAT
Radiointerferometer aus 64 Antennen in Südafrika und SKA-Vorläuferinstrument.
ATCA
Australia Telescope Compact Array, ein Radiointerferometer aus sechs 22-Meter-Antennen nahe Narrabri in Australien.
H I
Neutraler atomarer Wasserstoff. Seine Spektrallinie bei 21 Zentimetern zeigt Verteilung und Bewegung des kalten Gases.
RM
Rotation Measure, Maß für die Faraday-Rotation entlang einer Sichtlinie.
APC
Bezeichnung der in der Studie getrennt ausgewerteten Sternentstehungskomplexe in NGC 1487.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Radiokontinuum
Breitbandige Radiostrahlung ohne Beschränkung auf eine einzelne schmale Spektrallinie.
Synchrotronstrahlung
Nichtthermische Strahlung schneller geladener Teilchen, die sich in Magnetfeldern auf gekrümmten Bahnen bewegen.
Polarisation
Bevorzugte Orientierung der elektrischen Feldschwingung einer elektromagnetischen Welle. Sie trägt Information über die projizierte Magnetfeldordnung.
Faraday-Rotation
Drehung der Polarisationsebene beim Durchgang durch magnetisiertes ionisiertes Gas.
RM-Synthese
Auswertung der wellenlängenabhängigen Faraday-Rotation, um polarisierte Strukturen in der Faraday-Tiefe zu trennen.
Spektralindex
Kennzahl dafür, wie stark sich die Radiointensität mit der Frequenz verändert.
Spektralknick
Änderung der Spektralsteigung, die hier auf zunehmende Energieverluste der kosmischen Elektronen hinweist.
Turbulenter Dynamo
Verstärkung von Magnetfeldern durch ungeordnete, turbulente Bewegungen eines elektrisch leitfähigen Gases.
Gezeitenarm
Durch die gravitative Wechselwirkung von Galaxien herausgezogene Struktur aus Sternen und Gas.
Kosmische Strahlung
Hochenergetische geladene Teilchen. Ihre Elektronen erzeugen in Magnetfeldern beobachtbare Synchrotronstrahlung.
Mikrogauss
Ein Millionstel Gauss und ein Zehntel Nanotesla. Galaktische Magnetfelder werden häufig in dieser Einheit angegeben.
Kiloparsec
Entfernung von 1.000 Parsec, entsprechend ungefähr 3.262 Lichtjahren.

Deutschlands Rolle

„Deutschland bringt Forschung, Technik und Daten ins SKAO ein.“

Deutschlands Rolle

Deutschlands konkrete Beiträge zum SKAO

Beteiligung und Institutionen

01

Mitgliedschaft

Seit 1. November 2024

Deutschland ist offizielles Mitglied der zwischenstaatlichen Organisation.

02

Radioastronomie

MPIfR in Bonn

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie bringt seit Beginn des Projekts wissenschaftliche und technische Erfahrung ein.

03

Astrophysik und Daten

DZA in Görlitz

Das Deutsche Zentrum für Astrophysik unterstützt Technik, Datenverarbeitung und die wissenschaftliche Vorbereitung.

Technik und Infrastruktur

04

MeerKAT+

Antennen für die Erweiterung

Die Max-Planck-Gesellschaft beteiligt sich an der Finanzierung; OHB Digital Connect entwickelte die Antennen.

05

Band-5-Empfänger

86 Systeme für SKA-Mid

OHB liefert Empfänger für 4,6 bis 15,4 GHz. MPIfR und DZA unterstützen den Auftrag fachlich.

06

Forschungsumfeld

Effelsberg und LOFAR

Das 100-Meter-Teleskop und sechs deutsche LOFAR-Stationen schaffen Erfahrung, sind aber keine Bestandteile des SKAO.

Daten, Mitwirkung und Erfahrung

07

Datenkompetenz

VdR vernetzt Fachwissen

Der Verein für datenintensive Radioastronomie bündelt deutsche Kompetenz in Software, Analyse und Dateninfrastruktur.

08

Mitbestimmung

Stimme im SKAO-Rat

Als Mitglied ist Deutschland in dem Gremium vertreten, das unter anderem den Haushalt und zentrale Entscheidungen beschließt.

09

Wissenschaftliche Nutzung

Vorbereitung auf SKAO-Daten

Deutsche Teams entwickeln Methoden und Infrastruktur für die spätere wissenschaftliche Auswertung.

10

Vorarbeiten

Sechs Designkonsortien

Deutschland war in der Vorbereitungsphase an sechs der elf internationalen Designkonsortien beteiligt.

Deutschlands Beteiligung reicht von Technik und Dateninfrastruktur bis zur wissenschaftlichen Nutzung. Künstlerische Darstellung.
Mitgliedstaaten und Beobachter

Mitglieder und Beteiligung

Mit dem Beitritt Frankreichs wuchs das SKAO auf 14 Mitgliedstaaten. Japan und Südkorea sind über ihre nationalen Fachinstitutionen als Beobachter vertreten.

  • Mitgliedstaaten sind Australien, Kanada, China, Frankreich, Deutschland, Indien, Italien, die Niederlande, Portugal, Südafrika, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich.
  • Deutschland ist seit dem 1. November 2024 offizielles Mitglied. Frankreich kam am 4. Juni 2026 als bislang jüngstes Mitglied hinzu.
  • Das National Astronomical Observatory of Japan und das Korea Astronomy and Space Science Institute nehmen als Beobachter teil.
  • Etwa 100 Organisationen aus rund 20 Ländern waren an Konzeption und Entwicklung beteiligt. Zahlreiche Einrichtungen arbeiten heute an Bau, Software und Dateninfrastruktur.
Meilensteine der deutschen Beteiligung

Neueste Entwicklung zuerst

03.11.2025

Großauftrag für Band 5

OHB Digital Connect erhielt den Auftrag, 86 Band-5-Empfänger für SKA-Mid zu liefern. MPIfR und DZA unterstützen die Umsetzung.

01.11.2024

Offizielle Mitgliedschaft

Deutschland wurde offizielles Mitglied des SKAO.

13.06.2024

Bundestag stimmt zu

Der Bundestag stimmte dem Beitrittsgesetz auf Empfehlung des zuständigen Ausschusses zu.

21.03.2024

Erste Lesung im Bundestag

Die Vorlage wurde wegen Fragen zur langfristigen Finanzierung an den zuständigen Ausschuss überwiesen.

02.02.2024

Beratung im Bundesrat

Der Bundesrat erhob keine Einwände gegen den geplanten Beitritt.

12.2023

Beschluss des Bundeskabinetts

Das Bundeskabinett beschloss, den Beitritt Deutschlands als Vollmitglied des SKAO zu beantragen.

Nachvollziehbare Forschung

„Wissenschaftliche Aussagen bleiben nur mit überprüfbaren Quellen belastbar.“

Belege für diesen SKAO-Bereich

Welche Quelle beantwortet welche Frage?

Quellenarten im SKAO-Bereich

01

Projektseiten

Bau und Betrieb

Offizielle SKAO- und Institutseiten dokumentieren den aktuellen Projektstand.

02

Spezifikationen

Technische Kennwerte

Aktuelle Referenzseiten liefern Frequenzen, Arraygrößen und geplante Fähigkeiten.

03

Technikdokumente

Architektur und Verfahren

Versionsstand und Gültigkeitsbereich entscheiden, wie Planungswerte gelesen werden.

04

Fachliteratur

Methoden und Ergebnisse

Fachartikel belegen wissenschaftliche Auswertungen und ihre Unsicherheiten.

05

Mitteilungen

Meilensteine und Kontext

Offizielle Nachrichten ordnen neue Entwicklungen zeitlich ein.

06

Einordnung

Quellenarten bleiben unterscheidbar

Weiterleitungen, historische Planungsstände und ergänzende Übersichten sind gekennzeichnet.

Die allgemeinen Regeln zur Quellenprüfung stehen im Magnetar-Reiter „Quellen & Methodik“. Hier folgen ausschließlich die Belege für den SKAO-Bereich.

Quellen nach SKAO-Reiter

Die Quellen belegen die Inhalte des jeweiligen Reiters. Veröffentlichungsjahre kennzeichnen einzelne Dokumente und Ereignisse, nicht einen pauschalen Aktualitätsstand der gesamten Seite. Historische Dokumente und ergänzende Übersichten sind ausdrücklich gekennzeichnet.

Aktuelle oder weiterhin maßgebliche Quelle Historische Quelle oder Vorgängerausgabe Ergänzende Übersicht, kein Primärbeleg
Allgemeine Infos · 15 Quellen
Technische Details · 9 Quellen
KI & Daten · 5 Quellen
Deutschlands Rolle · 5 Quellen
SKAMPI · 3 Quellen
MEDUSA · 7 Quellen

Experimente & Zukunftsfragen

Große Instrumente für Fragen, die nicht mit einem einzigen Teleskop beantwortet werden: Teilchenphysik, Dunkle Materie, Gravitationswellen und Raumzeit.

Teilchenphysik im Untergrund

CERN betreibt eine vielseitige Forschungsinfrastruktur. Der LHC ist ihre größte Maschine und wird derzeit zum High-Luminosity LHC umgebaut.

CERN und LHC verständlich erklärt

Organisation, Beschleuniger, Experimente und Daten sauber getrennt

CERN ist die europäische Forschungsorganisation bei Genf. Der Large Hadron Collider ist ein Teil ihres Beschleunigerkomplexes. Er bringt Protonen oder schwere Ionen auf sehr hohe Energien und lässt die Strahlen an Detektoren kollidieren. Seit dem 29. Juni 2026 befindet sich der LHC im dritten langen Stillstand und wird für den High-Luminosity-Betrieb umgebaut.

Die vier Kernfragen

01

Was ist CERN?

OrganisationMehr als der LHC

CERN betreibt Beschleuniger, Experimente, Recheninfrastruktur und technische Entwicklungsprogramme.

02

Was ist der LHC?

Maschine26,659 Kilometer Beschleunigerring

Zwei gegenläufige Strahlen bewegen sich in getrennten Vakuumröhren und kollidieren an den Experimenten.

03

Was wurde erreicht?

Bestätigtes ErgebnisHiggs-Boson und Präzisionsphysik

ATLAS und CMS entdeckten 2012 ein neues Teilchen, dessen Eigenschaften mit dem Higgs-Boson übereinstimmen.

04

Was geschieht jetzt?

Umbau 2026–2030Vom LHC zum High-Luminosity LHC

Während LS3 werden Maschine und Experimente für größere Datenmengen und seltenere Prozesse aufgerüstet.

Maschine und Betrieb

Was im 27-Kilometer-Ring geschieht

01

Vorbeschleunigung

Protonen oder Ionen durchlaufen mehrere kleinere Beschleuniger, bevor sie in den LHC eingespeist werden.

02

Zwei getrennte Strahlen

Die Teilchen bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen durch zwei Vakuumröhren. Protonenpakete sind üblicherweise 25 Nanosekunden voneinander getrennt.

03

Beschleunigen und Führen

Hochfrequenzkavitäten erhöhen die Energie. 1.232 supraleitende Hauptdipole lenken die Strahlen, weitere Magnete fokussieren sie.

04

Kollision

An vier Hauptwechselwirkungspunkten werden die Strahlen in ATLAS, CMS, ALICE und LHCb zur Kollision gebracht.

05

Detektion und Analyse

Detektorschichten erfassen Spuren, Energieablagerungen und Teilchenarten. Software rekonstruiert daraus physikalische Ereignisse.

Maschinenwert26.659 mexakter Umfang des LHC
Run 313,6 TeVProton-Proton-Kollisionsenergie
Kryotechnik1,9 KBetriebstemperatur der Hauptdipole
Umlauf11.245/sRunden eines Teilchenpakets pro Sekunde
Strahlführung1.232supraleitende Hauptdipole
Vakuum10−13 barGrößenordnung des Drucks in den Strahlröhren

Vier große und fünf spezialisierte Experimente

Neun unterschiedliche Blickwinkel auf LHC-Kollisionen

Die Experimente sind auf verschiedene Teilchen, Richtungen und physikalische Fragen zugeschnitten.

ATLAS

Breites Teilchenphysikprogramm

Der Allzweckdetektor untersucht das Higgs-Boson, das Standardmodell und mögliche neue Teilchen oder Wechselwirkungen.

CMS

Compact Muon Solenoid

CMS ist ebenfalls ein Allzweckdetektor. Zusammen mit ATLAS war das Experiment zentral für die Entdeckung des Higgs-Bosons.

ALICE

Materie unter extremer Temperatur

ALICE untersucht vor allem Schwerionenkollisionen und den Materiezustand des Quark-Gluon-Plasmas.

LHCb

Materie, Antimaterie und seltene Zerfälle

LHCb erforscht insbesondere Teilchen mit b- oder c-Quarks, CP-Verletzung und seltene Zerfallsprozesse.

LHCf

Vorwärtsphysik und kosmische Strahlung

LHCf misst neutrale Teilchen sehr nahe an der Strahlrichtung und verbessert Modelle hochenergetischer Luftschauer.

TOTEM

Protonen in Vorwärtsrichtung

TOTEM misst totale, elastische und diffraktive Wirkungsquerschnitte nahe dem CMS-Wechselwirkungspunkt.

MoEDAL-MAPP

Exotische und langlebige Teilchen

Das Experiment sucht unter anderem nach magnetischen Monopolen, stark ionisierenden Teilchen und schwach sichtbaren Signaturen.

FASER

Leichte neue Teilchen

FASER steht weit in Vorwärtsrichtung nahe ATLAS und sucht dort nach leichten, schwach wechselwirkenden Teilchen.

SND@LHC

Neutrinos am Teilchenbeschleuniger

SND@LHC untersucht Neutrinos und weitere vorwärts erzeugte Teilchen aus LHC-Kollisionen.

Vom Signal zur Veröffentlichung

Warum nicht jede Kollision gespeichert wird

Die genaue Triggerarchitektur ist experimentabhängig. Die folgenden Schritte beschreiben das gemeinsame Prinzip.

01

Paketkreuzungen

Bei 25 Nanosekunden Abstand sind bis zu 40 Millionen Paketkreuzungen pro Sekunde möglich. In ATLAS und CMS entstehen dabei im Kollisionsbetrieb Größenordnungen von Milliarden Proton-Proton-Kollisionen pro Sekunde.

02

Schnelle Trigger

Spezialisierte Elektronik reduziert die Datenrate innerhalb weniger Mikrosekunden. Nachfolgende Softwarestufen analysieren ausgewählte Ereignisse genauer.

03

Rekonstruktion

Kalibrierung und Software übersetzen Rohsignale in Spuren, Energie, Teilchenobjekte und physikalisch auswertbare Ereignisse.

04

Weltweite Verteilung

Das Worldwide LHC Computing Grid verbindet rund 160 Rechenzentren in mehr als 40 Ländern.

05

Analyse und Simulation

Das Grid speichert, verteilt und verarbeitet Daten. Pro LHC-Betriebsjahr werden derzeit ungefähr 200 Petabyte erwartet.

Frühere Momentaufnahmen zu CPU-Kernen, Gesamtspeicher, Rechenjobs oder Transferraten ändern sich laufend. Deshalb werden sie hier nicht als dauerhafte CERN-Gesamtwerte dargestellt.

Ergebnisse und offene Fragen

Was der LHC gezeigt hat und weiter untersucht

4. Juli 2012
Entdeckung

Ein Higgs-Boson

ATLAS und CMS meldeten ein neues Teilchen. Spätere Messungen bestätigten Eigenschaften, die mit dem vom Standardmodell vorhergesagten Higgs-Boson vereinbar sind.

Präzisionsphysik
Fortlaufend

Das Standardmodell unter Belastung

Messungen von Higgs-, Top-, W- und Z-Prozessen sowie von starken und seltenen Wechselwirkungen prüfen die Theorie mit wachsender Genauigkeit.

Schwerionen
Fortlaufend

Quark-Gluon-Plasma

Schwerionenkollisionen erzeugen für sehr kurze Zeit einen Materiezustand, wie er kurz nach dem Urknall existiert haben dürfte.

Neue Physik
Offen

Keine bestätigte neue Teilchenklasse

Bislang gibt es keinen allgemein bestätigten direkten Nachweis einer neuen Teilchenart jenseits des Standardmodells. Die Suche nach Dunkler Materie, zusätzlichen Higgs-Zuständen und seltenen Signaturen läuft weiter.

Aktueller Stand und nächste Betriebsphase

Long Shutdown 3 und High-Luminosity LHC

27.06.2026

Letzte Kollisionen von Run 3

Am 27. Juni wurden die letzten LHC-Strahlen vor dem Umbau aus der Maschine entfernt.

Seit 29.06.2026

Long Shutdown 3

Der Stillstand umfasst Sicherung, Wartung und Umbau; neue Technik wird auf etwa 1,2 Kilometern des Rings installiert. Im September 2026 begann die Abtrennung der Fokussiermagnete beiderseits von ATLAS und CMS. Ihre Nachfolger sollen die Strahlen am Kollisionspunkt enger bündeln und damit die Kollisionsrate erhöhen.

Mitte 2030 geplant

Start von Run 4

Der aktuelle CERN-Zeitplan sieht die Wiederaufnahme als High-Luminosity LHC für Mitte 2030 vor.

Betriebsziel

140 bis 200 Kollisionen je Paketkreuzung

Bei ATLAS und CMS sollen gleichzeitig deutlich mehr Proton-Proton-Kollisionen stattfinden als zuletzt mit ungefähr 60.

Langzeitziel

Zehnfache integrierte Luminosität

Über die Betriebszeit soll der HL-LHC ungefähr zehnmal so viele Kollisionsdaten liefern wie im ursprünglichen LHC-Design vorgesehen.

Physikziel

Seltene Prozesse sichtbar machen

Mehr Daten ermöglichen genauere Higgs-Messungen und erhöhen die Chance, sehr seltene Abweichungen oder neue Phänomene zu erkennen.

Technische Kennzahlen im Detail

Magnete, Strahlen, Hochfrequenz und High-Luminosity-Ziele

Hauptdipole8,33 Tesla

11.850 Ampere Spulenstrom

Tesla ist die Einheit der Magnetfeldstärke, Ampere die Einheit des elektrischen Stroms. Jeder der 1.232 Hauptdipole ist etwa 15 Meter lang, wiegt rund 35 Tonnen und hält die Protonenstrahlen auf ihrer Kreisbahn.

Magnetsystem9.593

Magnete insgesamt

Neben den 1.232 Hauptdipolen fokussieren 392 Hauptquadrupole die Strahlen. Weitere Korrektur- und Spezialmagnete formen die Optik.

Strahlstrukturrund 2.500

Teilchenpakete je Protonenstrahl

Zu Beginn enthält ein Paket bis etwa 1,6 × 1011 Protonen. Der übliche zeitliche Abstand beträgt 25 Nanosekunden.

Kollisionsrate1,5 Milliarden/s

Proton-Proton-Kollisionen

Diese Größenordnung gilt im Kollisionsbetrieb für ATLAS und CMS. Die Trigger speichern daraus nur einen sehr kleinen wissenschaftlich ausgewählten Anteil.

Hochfrequenz16 Hochfrequenz-Hohlräume

400 Megahertz und 2 Megavolt je Hohlraum

Acht supraleitende Hochfrequenz-Hohlräume pro Strahl geben den Teilchenpaketen Energie und halten sie zeitlich gebündelt.

Betriebszyklusetwa 20 Minuten

Beschleunigung im LHC

Nach der Injektion werden die Strahlen auf ihre Betriebsenergie gebracht. Eine Füllung kann anschließend ungefähr 10 bis 15 Stunden zirkulieren.

Schwerionen5,36 TeV

je kollidierendem Nukleonenpaar

Dieser Wert beschreibt den Run-3-Betrieb mit Bleikernen und ist nicht mit der Gesamtenergie eines vollständigen Ions gleichzusetzen.

Kryosystem120 Tonnen Helium

40 MW elektrische Leistung

Rund 40.000 dichte Rohrverbindungen gehören zum Kühlsystem, das mehr als 1.000 Magnete auf 1,9 Kelvin hält.

HL-LHC-Datenziel> 250 inverse Femtobarn pro Jahr

bis zu 4.000 inverse Femtobarn

Inverse Femtobarn sind die Einheit der integrierten Luminosität und beschreiben die über die Zeit gesammelte Kollisionsdatenmenge. Die Projektion gilt für ungefähr zwölf Betriebsjahre.

HL-LHC-Higgszielmindestens 15 Millionen/Jahr

projizierte Higgs-Produktion

Die größere Statistik soll seltene Higgs-Prozesse und kleinere Abweichungen messbar machen.

Aachen und Wuppertal

Regionale Verbindungen zur LHC-Forschung

RWTH Aachen

CMS, Detektoren und Datenanalyse

Arbeitsgruppen der RWTH Aachen sind an CMS, an Detektorentwicklung und an der Auswertung von LHC-Daten beteiligt.

Prof. Dr. Robert Harlander

Theoretische Higgs-Physik

Präzise theoretische Berechnungen sind notwendig, um LHC-Messungen mit Vorhersagen zu vergleichen und mögliche Abweichungen richtig einzuordnen.

Prof. Dr. rer. nat. Alexander Schmidt

CMS und experimentelle Teilchenphysik

Seine Forschung an der RWTH Aachen umfasst CMS, Higgs-Physik und Flavour-Tagging sowie MADMAX.

Bergische Universität Wuppertal

ATLAS, Top-Quarks und neuer Pixeldetektor

Wuppertaler Gruppen analysieren ATLAS-Daten und arbeiten an Detektortechnik für die High-Luminosity-Phase.

Wirkung über die Teilchenphysik hinaus

Technologien aus dem CERN-Umfeld

World Wide Web

Informationsaustausch für Forschungsteams

Tim Berners-Lee entwickelte das Web am CERN, um Dokumente und Informationen leichter zwischen Forschungseinrichtungen auszutauschen.

Medizin

Beschleuniger und Detektoren

Teilchendetektoren, Bildgebung und Beschleunigertechnik tragen zu medizinischer Diagnostik, Dosimetrie und Strahlentherapie bei.

Computing

Verteilte Datenverarbeitung

Die LHC-Datenmengen machten weltweite Rechen- und Speicherverbünde zu einem zentralen Teil des Forschungsbetriebs.

Großtechnik

Supraleitung, Kryotechnik und Vakuum

Der Bau und Betrieb treibt anspruchsvolle Magnet-, Kühl-, Vakuum- und Leistungselektronik voran.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Die beiden Listen erklären die im Reiter verwendeten Namen und physikalischen Begriffe getrennt voneinander.

Abkürzungen verständlich erklärt
CERN
Europäische Organisation für Kernforschung. Der historische französische Name des Gründungsgremiums lieferte die Abkürzung.
LHC
Large Hadron Collider, der große Hadronen-Speicherring des CERN.
HL-LHC oder HiLumi LHC
High-Luminosity Large Hadron Collider, die leistungsfähigere Betriebsphase des LHC.
LS3
Long Shutdown 3, der dritte lange technische Stillstand des CERN-Beschleunigerkomplexes.
WLCG
Worldwide LHC Computing Grid, der internationale Verbund für LHC-Daten.
ATLAS
A Toroidal LHC ApparatuS, einer der beiden großen Allzweckdetektoren.
CMS
Compact Muon Solenoid, der zweite große Allzweckdetektor.
ALICE
A Large Ion Collider Experiment, spezialisiert auf Schwerionenphysik.
LHCb
Large Hadron Collider beauty, spezialisiert auf Teilchen mit b-Quarks und Zerfälle.
CAST
CERN Axion Solar Telescope. Dieses eigenständige Experiment gehört nicht zu den neun LHC-Experimenten.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Hadron
Teilchen aus Quarks, die durch die starke Wechselwirkung gebunden sind. Protonen und Neutronen sind Hadronen.
Teraelektronenvolt
Energieeinheit der Teilchenphysik. Ein TeV entspricht einer Billion Elektronenvolt.
Tesla
Einheit der magnetischen Flussdichte und damit der Stärke eines Magnetfelds. Das Einheitenzeichen lautet T.
Ampere
Einheit der elektrischen Stromstärke mit dem Einheitenzeichen A.
Hochfrequenz-Hohlraum
Metallischer Resonanzhohlraum, in dem ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld schwingt und Teilchenpakete beschleunigt oder stabilisiert.
Luminosität
Maß für die Begegnungsmöglichkeiten zweier Strahlen pro Fläche und Zeit. Die Ereignisrate eines bestimmten Prozesses ergibt sich aus Luminosität und Wirkungsquerschnitt.
Integrierte Luminosität
Über einen Zeitraum aufsummierte Luminosität und damit ein Maß für die verfügbare Kollisionsdatenmenge.
Inverse Femtobarn
Einheit der integrierten Luminosität mit dem Zeichen fb⁻¹.
Paketkreuzung
Zeitpunkt, an dem sich zwei Teilchenpakete begegnen. Dabei können viele Proton-Proton-Kollisionen gleichzeitig stattfinden.
Trigger
Mehrstufiges Auswahlsystem für wissenschaftlich interessante Ereignisse.
Quark-Gluon-Plasma
Extrem heißer Materiezustand, in dem Quarks und Gluonen nicht dauerhaft in einzelnen Hadronen gebunden sind.
Supraleitung
Zustand, in dem bestimmte Materialien bei sehr niedriger Temperatur elektrischen Strom praktisch ohne Widerstand leiten.
Kryotechnik
Technik zur Erzeugung und Kontrolle sehr tiefer Temperaturen.
Petabyte
Eine Billiarde Byte.

Mögliche Maschine der nächsten Generation

Der FCC ist die bevorzugte europäische Option für die Zeit nach dem LHC. Ob er gebaut wird, ist noch nicht entschieden.

FCC verständlich erklärt

Ein Tunnel, zwei mögliche Collider und noch keine Bauentscheidung

Der Future Circular Collider ist als neue Forschungsinfrastruktur unter Frankreich und der Schweiz vorgesehen. Zuerst könnte der Elektron-Positron-Collider FCC-ee bekannte Teilchen äußerst präzise vermessen. Jahrzehnte später könnte im selben Tunnel der Proton-Proton-Collider FCC-hh die Energiefront erweitern. Die Machbarkeitsstudie ist abgeschlossen und FCC-ee wurde 2026 als bevorzugte nächste Flaggschiff-Option am CERN empfohlen. Die Umsetzung bleibt von einer späteren Entscheidung abhängig.

Die vier Kernfragen

01

Was ist vorgesehen?

Infrastrukturkonzept90,7 Kilometer Tunnel

Die bevorzugte Trasse umfasst acht Oberflächenstandorte und bis zu vier Experimente.

02

Was kommt zuerst?

Bevorzugte OptionFCC-ee als Präzisionsmaschine

Elektronen und Positronen sollen Z-, W-, Higgs- und Top-Prozesse mit sehr hoher Genauigkeit untersuchen.

03

Was könnte folgen?

Langfristige StufeFCC-hh als Energiemaschine

Ein späterer Proton-Proton-Collider könnte Kollisionsenergien bis etwa 100 TeV erreichen.

04

Was ist entschieden?

Aktueller StandStrategie ja, Bau nein

Eine Entscheidung über die mögliche Umsetzung wird frühestens um 2028 erwartet.

Zweistufiges Forschungsprogramm

FCC-ee und FCC-hh haben unterschiedliche Aufgaben

Beide Maschinen würden denselben Tunnel nacheinander nutzen. FCC-hh ist keine gleichzeitig betriebene zweite Anlage.

Erste mögliche StufeFCC-ee

Präzisionsfront

Elektron-Positron-Kollisionen sind vergleichsweise sauber. Dadurch könnten Eigenschaften bekannter Teilchen und sehr kleine Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells besonders genau untersucht werden.

  • Z- und W-Bosonen in sehr großer Zahl
  • Higgs-Kopplungen und seltene Zerfälle
  • Top-Quark nahe der Produktionsschwelle
  • Dipolfelder nur bis etwa 57 Millitesla; im Booster ungefähr 6,5 bis 58,9 Millitesla
Spätere LangzeitoptionFCC-hh

Energiefront

Proton-Proton-Kollisionen würden wesentlich höhere Energien als der LHC erreichen. Das könnte direkte Suchen nach sehr schweren neuen Teilchen und die Untersuchung seltener Prozesse erweitern.

  • Aktuelle Baseline: 14 Tesla Betriebsfeld und etwa 85 TeV Kollisionsenergie
  • 16 Tesla für eine ambitioniertere 100-TeV-Auslegung
  • Hochtemperatursupraleiter bis etwa 20 Tesla als langfristige Forschungslinie
  • Betrieb erst nach der FCC-ee-Phase vorgesehen

Bevorzugte Trasse der Studie

Dimensionen, Lage und Einbindung in CERN

Studienwert90,7 kmUmfang der bevorzugten Tunnelvariante
StudienwertØ 200 mdurchschnittliche Tiefe; abschnittsweise etwa 180 bis 400 Meter
Studienwert8Oberflächenstandorte, davon sieben in Frankreich und einer in der Schweiz
Auslegungbis zu 4Experimente an Wechselwirkungspunkten
Gebiet2 StaatenAin und Haute-Savoie in Frankreich sowie der Kanton Genf
Nutzungüber 70 Jahremögliches Gesamtprogramm beider Collider bis zum Ende des Jahrhunderts
Kostenschätzungrund 15 Mrd. CHFfür FCC-ee und vier Experimente, verteilt über eine etwa zwölfjährige Bauzeit

Die bevorzugte Route wurde aus ungefähr 100 untersuchten Varianten ausgewählt. Sie soll geologisch schwierige Zonen vermeiden, an die bestehende CERN-Infrastruktur anschließbar sein und territoriale sowie ökologische Randbedingungen berücksichtigen. Ein Abschnitt würde unter dem Genfer See verlaufen.

Wissenschaftliches Ziel

Warum Präzision und höhere Energie zusammengehören

Higgs-Boson

Vom Nachweis zur Vermessung

Der LHC entdeckte das Higgs-Boson. FCC-ee soll seine Kopplungen und Zerfälle so präzise untersuchen, dass indirekte Hinweise auf bislang unbekannte Physik sichtbar werden könnten.

Elektroschwache Physik

Z- und W-Bosonen als Präzisionssonden

Sehr große Ereigniszahlen würden empfindliche Konsistenzprüfungen des Standardmodells und die Suche nach kleinen systematischen Abweichungen ermöglichen.

Top-Quark

Messung an der Schwelle

Durch gezielte Variation der Kollisionsenergie nahe der Top-Antitop-Schwelle ließen sich Masse, Breite und Kopplungen des Top-Quarks präzise bestimmen.

Direkte Suche

FCC-hh erweitert den Massenbereich

Die höhere Proton-Proton-Energie würde den direkt zugänglichen Bereich für neue schwere Teilchen und sehr seltene Prozesse deutlich vergrößern.

Technische Baseline im Detail

Vier FCC-ee-Betriebsarten und die FCC-hh-Energiestufe

Alle Werte sind Auslegungs- oder Projektionswerte der Machbarkeitsstudie. Sie beschreiben keine bereits gebaute Maschine.

Z-Betrieb91,2 Gigaelektronenvolt

45,6 GeV je Strahl

Spitzenluminosität je Wechselwirkungspunkt1,44 × 1036 cm−2s−1

11.200 Pakete je Strahl, 1.283 Milliampere Strahlstrom und 0,039 GeV Energieverlust pro Umlauf.

WW-Betrieb160 Gigaelektronenvolt

80 GeV je Strahl

Spitzenluminosität je Wechselwirkungspunkt2,0 × 1035 cm−2s−1

1.780 Pakete je Strahl, 135 Milliampere Strahlstrom und 0,369 GeV Energieverlust pro Umlauf.

ZH-Betrieb240 Gigaelektronenvolt

120 GeV je Strahl

Spitzenluminosität je Wechselwirkungspunkt7,5 × 1034 cm−2s−1

440 Pakete je Strahl, 26,8 Milliampere Strahlstrom und 1,86 GeV Energieverlust pro Umlauf.

Top-Betrieb365 Gigaelektronenvolt

182,5 GeV je Strahl

Spitzenluminosität je Wechselwirkungspunkt1,45 × 1034 cm−2s−1

60 Pakete je Strahl, 5,1 Milliampere Strahlstrom und 9,94 GeV Energieverlust pro Umlauf.

Synchrotronstrahlung100 MW

50 MW je Strahl

Diese feste Entwurfsgrenze gilt in allen vier FCC-ee-Betriebsarten. Das Hochfrequenzsystem muss die abgestrahlte Energie fortlaufend ersetzen.

Hochfrequenz400 und 800 MHz

stufenweiser Ausbau

Für Z, W und Higgs sind 400-MHz-Systeme vorgesehen. Beim Top-Betrieb kommen zusätzliche 800-MHz-Hochfrequenz-Hohlräume und insgesamt bis zu 11,3 GV Hochfrequenzspannung hinzu.

FCC-hh-Baseline42,5 TeV je Strahl

85 TeV Kollisionsenergie

14-Tesla-Dipole bilden die aktuelle technische Basis. 16 Tesla und 100 TeV sowie Hochtemperatursupraleiter bis etwa 20 Tesla bleiben weitergehende Entwicklungsziele.

BeschleunigerstrukturDoppelring mit Top-up

vier Wechselwirkungspunkte

Elektronen und Positronen zirkulieren in getrennten Ringen. Ein Booster speist laufend Teilchen nach, um die Luminosität trotz kurzer Strahllebensdauer stabil zu halten.

Projizierte FCC-ee-Statistik

Planwerte für das Forschungsprogramm, keine Messergebnisse

Diese Größen beschreiben die in der Studie vorgesehene Datenbasis. Sie wurden noch nicht erzeugt und hängen von Bau, Ausführung und späterem Betrieb ab.

Projektion> 6 Billionen

Z-Bosonen

Ein sehr großes Z-Programm für elektroschwache Präzisionsmessungen und seltene Zerfälle.

Projektionrund 200 Millionen

W-Paare

Messungen nahe der WW-Produktionsschwelle sollen die Eigenschaften des W-Bosons präzisieren.

Projektionrund 3 Millionen

Higgs-Bosonen

Die Higgs-Phase soll Kopplungen und Zerfallskanäle mit hoher Genauigkeit zugänglich machen.

Projektionrund 2 Millionen

Top-Antitop-Paare

Ein Energiescan an der Produktionsschwelle soll präzise Top-Quark-Messungen ermöglichen.

Heutige Maschine und Zukunftskonzept

LHC, FCC-ee und FCC-hh nicht miteinander verwechseln

MerkmalLHC und HL-LHCFCC-eeFCC-hh
StatusBestehende Anlage; HL-LHC im UmbauBevorzugte Zukunftsoption, nicht beschlossenLangfristige zweite Stufe
TeilchenProtonen und schwere IonenElektronen und PositronenProtonen und möglicherweise Ionen
Ring26,7 Kilometer90,7 Kilometer vorgesehenderselbe FCC-Tunnel
StärkeEntdeckungen und Präzisionsmessungensaubere Hochpräzisionsmessungenhöchste Kollisionsenergie und direkte Suchen
Zeitraumbis ungefähr 2041 vorgesehenmöglicher Start ab Mitte der 2040er Jahremöglicher Betrieb ab den 2070er Jahren

Bau, Material und Umwelt

Die Machbarkeit umfasst mehr als Beschleunigerphysik

Aushub
Schätzung

6,3 Millionen Kubikmeter

Für Tunnel und unterirdische Bauwerke werden ungefähr 16,4 Millionen Tonnen Aushubmaterial veranschlagt.

Materialkreislauf
Forschungsprogramm

Wiederverwendung statt Ablagerung

CERN untersucht, wie sich ein möglichst großer Anteil des Materials aufbereiten und für Bauprodukte oder lokale Anwendungen nutzen ließe.

Standortplanung
Planungsprinzip

Vermeiden, verringern, ausgleichen

Die Standortwahl folgt dem Prinzip „avoid, reduce, compensate“ und berücksichtigt Schutzgebiete, Siedlungen, Wasser, Geologie und Verkehr.

Energie und Betrieb
Entwicklungsziel

Effizienz als Entwurfsaufgabe

Beschleuniger-, Kryo-, Hochfrequenz- und Magnetentwicklung sollen Energiebedarf und Ressourcenverbrauch gegenüber weniger effizienten Ausführungen begrenzen.

Aktueller Stand und Entscheidungspfad

Von der abgeschlossenen Studie zur möglichen Umsetzung

31.03.2025

Machbarkeitsstudie abgeschlossen

Drei Berichtsbände behandeln Physik und Experimente, Beschleuniger und technische Infrastruktur sowie Bau, Umsetzung und Nachhaltigkeit.

06.–07.11.2025

CERN-Rat prüft die Studie

Der Rat erörterte die Ergebnisse nach Prüfungen durch Fach-, Finanz- und unabhängige Expertengremien.

22.05.2026

FCC-ee als bevorzugte Option

Die aktualisierte Europäische Strategie empfiehlt FCC-ee als nächstes Flaggschiffprojekt am CERN. Der HL-LHC bleibt zuvor die höchste mittelfristige Priorität.

Mai–Oktober 2026

Öffentliche Beteiligung

In der Schweiz und in Frankreich laufen getrennte Beteiligungs- und Debattenverfahren zu Raum, Umwelt, Bau und Auswirkungen des möglichen Projekts.

Frühestens um 2028

Mögliche Bauentscheidung

Erst die CERN-Mitgliedstaaten und internationale Partner könnten über die Umsetzung entscheiden. Empfehlung und Machbarkeit ersetzen diese Entscheidung nicht.

Bei Zustimmung

Bau und Inbetriebnahme

Vorbereitungen wären bis in die frühen 2030er Jahre nötig. Der Bau könnte in den 2030ern beginnen; die Inbetriebnahme von FCC-ee wird ab Mitte der 2040er Jahre erwartet.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Die beiden Listen trennen Projektnamen und physikalische Begriffe voneinander.

Abkürzungen verständlich erklärt
FCC
Future Circular Collider, Oberbegriff für die untersuchte künftige Ringbeschleuniger-Infrastruktur.
FCC-ee
Elektron-Positron-Collider und vorgesehene erste Stufe des FCC-Programms.
FCC-hh
Hadronen-Collider und mögliche spätere zweite Stufe, vor allem für Proton-Proton-Kollisionen.
LHC
Large Hadron Collider, der bestehende 26,7-Kilometer-Collider am CERN.
HL-LHC
High-Luminosity Large Hadron Collider, die leistungsfähigere Betriebsphase des LHC.
CERN
Europäische Organisation für Kernforschung bei Genf und Trägerorganisation der FCC-Studie.
ESPP
European Strategy for Particle Physics, der regelmäßig aktualisierte europäische Fahrplan für Teilchenphysik.
TeV
Teraelektronenvolt, eine Energieeinheit der Teilchenphysik.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Elektron-Positron-Collider
Beschleuniger, der Elektronen und ihre Antiteilchen kollidieren lässt. Die elementaren Teilchen ermöglichen besonders klar interpretierbare Kollisionen.
Hadronen-Collider
Beschleuniger für zusammengesetzte Teilchen wie Protonen oder Ionen.
Higgs-Fabrik
Collider, der sehr viele Higgs-Bosonen unter gut kontrollierten Bedingungen für Präzisionsmessungen erzeugen soll.
Präzisionsfront
Forschungsansatz, der mit sehr genauen Messungen nach kleinen Abweichungen von einer Theorie sucht.
Energiefront
Forschungsansatz, der durch höhere Kollisionsenergie neue schwere Teilchen direkt zugänglich machen soll.
Produktionsschwelle
Niedrigste Kollisionsenergie, bei der ein bestimmtes Teilchenpaar erzeugt werden kann.
Millitesla
Ein Tausendstel Tesla. Die schwachen FCC-ee-Dipolfelder liegen in dieser Größenordnung.
Hochfeldmagnet
Sehr starker Magnet zur Führung hochenergetischer Teilchenstrahlen. Für die aktuelle FCC-hh-Baseline werden 14 Tesla angesetzt.
Spitzenluminosität
Technische Strahlkenngröße für die Begegnungsmöglichkeiten der beiden Strahlen pro Fläche und Zeit. Die Ereignisrate eines bestimmten Prozesses ergibt sich aus Luminosität und Wirkungsquerschnitt.
Gigaelektronenvolt
Energieeinheit mit dem Zeichen GeV. Ein GeV entspricht einer Milliarde Elektronenvolt.
Milliampere
Ein Tausendstel Ampere. Hier beschreibt die Einheit den elektrischen Strahlstrom der umlaufenden geladenen Teilchen.
Machbarkeitsstudie
Systematische Prüfung von Technik, Wissenschaft, Kosten, Standort, Umwelt und Umsetzung. Sie ist keine Bauzusage.
Oberflächenstandort
Gelände über dem Tunnel für Zugangsschächte, Technik, Versorgung und gegebenenfalls Experimente.
Projektion
Berechneter Erwartungs- oder Planwert unter festgelegten Annahmen, kein bereits gemessenes Ergebnis.

Axion-Suche im Magnetfeld

MADMAX sucht nach einem hypothetischen QCD-Axion, das sowohl mit dem starken CP-Problem als auch mit Dunkler Materie zusammenhängen könnte.

MADMAX verständlich erklärt

Vom hypothetischen Axionfeld zum messbaren Mikrowellensignal

MADMAX sucht nach einem Signal, das ein hypothetisches galaktisches Dunkle-Materie-Feld aus Axionen erzeugen könnte. Ein abstimmbarer dielektrischer Booster soll die dabei erwartete elektromagnetische Strahlung in einem bislang schwer zugänglichen Massenbereich verstärken.

Die vier Kernfragen

01

Was wird gesucht?

HypotheseQCD-Axionen als Dunkle Materie

Falls Axionen die galaktische Dunkle Materie bilden, wäre ihr Feld auch am Ort der Erde vorhanden.

02

Wie funktioniert es?

MessprinzipMagnetfeld, Scheiben und Spiegel

In einem äußeren Magnetfeld könnte die Axion-Photon-Kopplung ein extrem schwaches elektromagnetisches Signal erzeugen. Passende Scheibenabstände lassen die Beiträge vieler Grenzflächen in einem ausgewählten Frequenzband kohärent zusammenwirken.

03

Was wurde erreicht?

Bestätigtes ErgebnisPrototypmessung und kalter Kryostat

Eine erste Axionsuche setzte neue Kopplungsgrenzen. Im Mai 2026 erreichte der Kryostat beim Abnahmetest rund 4 Kelvin.

04

Was ist geplant?

VollausbauGrößerer Booster und eigener Dipolmagnet

Das Konzept für den späteren Vollausbau sieht etwa 9 Tesla und ungefähr 80 dielektrische Scheiben vor. Es wurde für Axionmassen von etwa 40 bis 400 Mikroelektronenvolt pro c² entwickelt; welche Bereiche tatsächlich abgedeckt werden, hängt von Ausbau und Messkonfiguration ab.

Vom hypothetischen Feld zum Messsignal

So funktioniert MADMAX

01

Hypothetisches Axionfeld im Magnetfeld

Falls Axionen die galaktische Dunkle Materie bilden, kann ihr lokaler Anteil über seine Kohärenzzeit und Kohärenzlänge näherungsweise als oszillierendes klassisches Feld beschrieben werden. Über die sehr schwache Axion-Photon-Kopplung würde es in einem starken äußeren Magnetfeld ein oszillierendes elektrisches Feld erzeugen.

02

Elektromagnetische Wellen an Grenzflächen

An den Übergängen zwischen Materialien mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften ändert sich das axioninduzierte elektrische Feld. Dadurch würden sich ausbreitende elektromagnetische Wellen entstehen. Ein Spiegel und mehrere dielektrische Scheiben bilden dafür den Booster.

03

Kohärente Verstärkung

Mit im Mikrometerbereich kontrollierten Scheibenabständen addieren sich die Beiträge der Grenzflächen in einem ausgewählten Frequenzband kohärent. Dabei tritt resonante Interferenz auf, der offene Scheibenstapel ist jedoch kein konventioneller geschlossener Mikrowellen-Hohlraum.

04

Antenne und Empfänger

Eine Antenne sammelt die verstärkte Mikrowellenleistung. Die rauscharme Messkette verstärkt, digitalisiert und analysiert das Signal und sucht nach einer schmalen spektralen Struktur.

05

Schrittweise Abstimmung

Veränderte Scheibenabstände verschieben den verstärkten Frequenzbereich. So wird das Suchgebiet nacheinander abgescannt. Kryogene Temperaturen und rauscharme Verstärker verringern thermisches und elektronisches Rauschen.

Theorie und Suchsignatur

Warum gerade Axionen?

Teilchenphysik
Hypothese

Mögliche Lösung des starken CP-Problems

Das QCD-Axion folgt aus dem Peccei-Quinn-Mechanismus. Dieser Mechanismus könnte den wirksamen CP-verletzenden Winkel der starken Wechselwirkung dynamisch auf einen sehr kleinen Wert bringen.

Kosmologie
Hypothese

Kandidat für kalte Dunkle Materie

Axionen wären leicht, neutral und sehr schwach wechselwirkend. In großer Zahl könnten sie gravitativ wirken, ohne elektromagnetisch zu leuchten.

Kosmische Entstehung
Modellabhängig

Interessantes Fenster nach der Inflation

Wenn die Peccei-Quinn-Symmetrie erst nach der kosmischen Inflation gebrochen wurde, konzentrieren aktuelle Berechnungen die plausible QCD-Axionmasse auf ein vergleichsweise enges Fenster bis in die Größenordnung von 100 Mikroelektronenvolt pro c². Dieses Szenario ist ein wichtiger Grund für den hohen Massenbereich von MADMAX.

Feldskalen
Beispielwert

100 Mikroelektronenvolt entsprechen etwa 25 Gigahertz

Für diesen Beispielwert beträgt die de-Broglie-Wellenlänge ungefähr zehn Meter. Das galaktische Axionfeld wäre näherungsweise über Bereiche von mehreren Metern und Zeiten von einigen zehn Mikrosekunden phasenkohärent.

Messsignatur
Prüfkriterium

Eine reproduzierbare schmale Spektrallinie

Die Geschwindigkeitsverteilung im galaktischen Halo würde die Linie auf ungefähr ein Millionstel der Signalfrequenz verbreitern. Bei 25 Gigahertz entspräche das etwa 25 Kilohertz. Ein Kandidat müsste mit dieser Linienform und kleinen zeitabhängigen Frequenzverschiebungen reproduzierbar erscheinen und Prüfungen gegen Rauschen, Störungen und Geräteeffekte bestehen.

Suchfenster
Zielbereich

Direkte Suche bei höheren Axionmassen

MADMAX zielt auf Bereiche, in denen klassische Mikrowellen-Hohlraumexperimente technisch schwieriger werden. Die mögliche Masse bestimmt die erwartete Frequenz von ungefähr 10 bis 100 Gigahertz.

Werte richtig einordnen

Prototyp und geplanter Vollausbau

Die bisherigen Messungen betreffen Prototypen. Das spätere Großexperiment ist ein größer skalierter Aufbau und nicht mit den CERN-Testläufen gleichzusetzen.

MerkmalPrototyp und aktueller StandGeplanter Vollausbau
MagnetfeldTestwertetwa 1,6 Tesla im CERN-Morpurgo-Magneten; als Zwischenschritt ist ein eigener 4-Tesla-Magnet mit großem, nicht mitgekühltem Innenraum vorgesehenBasisentwurfsupraleitender Dipolmagnet mit etwa 9 Tesla und einem ungefähr 1,3 Meter weiten, nicht mitgekühlten Innenraum
Booster2024 erreicht20-Zentimeter-Spiegel und drei Saphirscheiben; nächste Stufe mit bis zu 20 Scheiben von je 30 Zentimetern DurchmesserKonzeptungefähr 80 dielektrische Scheiben vor einem Spiegel
MessungErreicht14,5 Messtage in den Bereichen 76,56 bis 76,82 und 79,31 bis 79,53 Mikroelektronenvolt pro c²Designbereichungefähr 40 bis 400 Mikroelektronenvolt pro c²
TemperaturKryostattest 05/2026Kryostat erreicht rund 4 KelvinBetriebskonzeptkalter, rauscharmer Großaufbau
StandortTestsHamburg und CERN-Morpurgo-MagnetZielstandortDESY-Axionplattform in der ehemaligen Stahlkonstruktion des H1-Detektormagneten
ProjektstatusIm Aufbauvollständiger Prototypaufbau mit Booster, Antenne und Empfänger; eine Planung vom Januar 2026 sah den CERN-Einsatz während des dritten langen LHC-Stillstands von 2026 bis 2029 vorGeplantDer 4-Tesla-Zwischenmagnet wurde für ungefähr 2030 angekündigt. Der 9-Tesla-Vollausbau bleibt ein späterer Projektschritt.

Technische Parameter im Detail

Geometrie, Magnet, Mechanik und erwartete Signalgröße

Die Werte des Vollausbaus sind Planungs- und Auslegungsgrößen. Prototypwerte sind ausdrücklich getrennt gekennzeichnet.

Boosterfläche
Basisentwurf

etwa 1,25 Meter Durchmesser

Die großen Scheiben besitzen eine wirksame Fläche von ungefähr 1,23 Quadratmetern. Die technische Magnet-Flächen-Kenngröße B²A ergibt sich aus dem Quadrat der Magnetfeldstärke B und der wirksamen Fläche A: 9 Tesla × 9 Tesla × 1,23 Quadratmeter entsprechen ungefähr 100 Tesla²·Quadratmetern.

Scheibenmechanik
Entwicklungsziel

etwa 1 Meter Verfahrweg

Rund 80 Scheiben müssen bei ungefähr 4 Kelvin und 9 Tesla mit Genauigkeit im Mikrometerbereich positioniert werden. Die Mechanik ist für Lasten in der Größenordnung von 6 Kilogramm je Antrieb ausgelegt.

Mechaniknachweis
Erprobt

5,3 Tesla bei etwa 5,1 Kelvin

Ein piezoelektrischer Antrieb wurde unter diesen Bedingungen getestet. Das belegt noch nicht den vollständigen 80-Scheiben-Betrieb, bestätigt aber einen wichtigen mechanischen Entwicklungsschritt.

Fokussierspiegel
Gefertigt

1.000 × 650 Millimeter

Der parabolische Aluminiumspiegel des Prototyps bündelt die aus dem Booster austretende Mikrowellenstrahlung auf Antenne und Empfängerkette.

Signalleistung
Größenordnung

etwa 10−22 Watt

Die erwartete Leistung eines Axionsignals liegt je nach Masse, Kopplung, lokaler Dichte und Boosterabstimmung in einer extrem kleinen Größenordnung. Deshalb sind Kryotechnik, Abschirmung und rauscharme Verstärker entscheidend.

Signalverstärkung
Konfigurationsabhängig

Boostfaktor gegen Bandbreite

Frühe Vollausbaukonzepte beschrieben Leistungssteigerungen bis in die Größenordnung 105 gegenüber einem einzelnen Spiegel. Reale Scan-Konfigurationen tauschen maximale Verstärkung gegen nutzbare Bandbreite; es gibt deshalb keinen einzigen festen Boostwert für MADMAX.

Störabschirmung
Standorttechnik

bis zu 3 Meter Stahlbeton

Die vorgesehene unterirdische DESY-Halle nutzt massive Wände zur Abschirmung äußerer Radiofrequenzsignale wie Mobilfunk, Rundfunk und WLAN.

Messungen und Aussagegrenzen

Was bisher erreicht wurde und was noch offen ist

Erste Axionsuche
Bestätigtes Ergebnis

Kein Axionsignal in zwei engen Massenbereichen

Die Prototypmessung in den Bereichen 76,56 bis 76,82 und 79,31 bis 79,53 Mikroelektronenvolt pro c² fand kein Signal. Unter der Annahme einer lokalen Axion-Dunkle-Materie-Dichte von 0,3 Gigaelektronenvolt pro Kubikzentimeter setzte sie bei 95 Prozent Konfidenzniveau obere Grenzen für die Axion-Photon-Kopplung bis hinab zu ungefähr 2 × 10−11 Gigaelektronenvolt−1.

Bedeutung
Einordnung

Kein Signal ist kein allgemeiner Ausschluss

Das Ergebnis betrifft nur die untersuchten Massen- und Kopplungsbereiche. Es widerlegt weder Axionen allgemein noch die Axion-Hypothese für Dunkle Materie.

CERN-Messung 2024
Erreicht

Drei Scheiben bei ungefähr 19 Gigahertz

Der Aufbau im Morpurgo-Magneten bestand aus einem Spiegel mit 20 Zentimetern Durchmesser und drei durch Aluminiumringe getrennten Saphirscheiben. Durch Verstellen der Spiegelposition wurden Frequenzen um 19 Gigahertz untersucht. Die resultierenden Grenzen übertrafen in diesen engen Bereichen frühere astrophysikalische Grenzen und Einschränkungen des CERN Axion Solar Telescope CAST.

Boostfaktor
Techniknachweis

Zwei indirekte Messverfahren

MADMAX bestimmt die Signalverstärkung unter anderem über die dreidimensionale Feldverteilung und über ein Modell aus Reflektivitäts- und Spektralmessungen. Bei einem Prototyp mit Spiegel und drei Saphirscheiben von 30 Zentimetern Durchmesser erreichte die feldbasierte Methode eine Unsicherheit von 15 Prozent.

Dark Photon
Bestätigtes Ergebnis

Suche von 78,62 bis 83,95 Mikroelektronenvolt pro c²

Eine frühere Prototypmessung fand auch in diesem Bereich kein Dark-Photon-Signal. Sie schloss bei 95 Prozent Konfidenzniveau Mischungsparameter oberhalb von 2,7 × 10−12 im gesamten Bereich und oberhalb von 1,1 × 10−13 bei 80,57 Mikroelektronenvolt pro c² aus.

Nächster Schritt
Geplant

Bis zu 20 Scheiben im kalten Prototyp

Der nächste Booster soll einen Spiegel und bis zu 20 Saphirscheiben mit jeweils 30 Zentimetern Durchmesser erhalten. Kryogene Piezoantriebe sollen ihre Positionen im Kryostat einstellen. Gegenüber den Tests von 2024 wird eine Verbesserung der Empfindlichkeit um den Faktor 10 bis 100 erwartet.

Langzeitziel
Projektion

Empfindlichkeit für DFSZ- und KSVZ-Axionen

Der geplante Vollausbau soll im Bereich von etwa 40 bis 400 Mikroelektronenvolt pro c² Empfindlichkeiten erreichen, die klassische QCD-Axion-Benchmarkmodelle wie DFSZ und KSVZ prüfen können. Das ist ein Planungsziel, kein bereits erreichter Messbereich.

Standorte und Aufgaben

Wer trägt welchen Teil bei?

DESY und Universität Hamburg

Aufbau, Kryotechnik und Zielstandort

Hamburg ist ein Zentrum der Entwicklung und Inbetriebnahme. Das spätere Großexperiment soll in einer unterirdischen Halle des ehemaligen HERA-Tunnels bei DESY entstehen.

CERN

Testumgebung im Morpurgo-Magneten

Der Magnet stellt für die Prototypphase etwa 1,6 Tesla bereit. MADMAX-Aufbauten wurden dort bei Raumtemperatur und unter kryogenen Bedingungen betrieben.

RWTH Aachen

Vollmitglied der Kollaboration

Die RWTH Aachen ist als Vollmitglied Teil des internationalen Projekts zur Axion-Suche.

Prof. Dr. rer. nat. Alexander Schmidt

Kontakt der RWTH Aachen

Die offizielle Mitgliederübersicht der MADMAX-Kollaboration führt Prof. Dr. rer. nat. Alexander Schmidt als Kontakt der RWTH Aachen. An der RWTH Aachen ist er Universitätsprofessor und leitet den Lehrstuhl für Experimentalphysik III A.

Internationale Zusammenarbeit

MADMAX-Kollaboration

Vollmitglieder

Zehn europäische Einrichtungen

CPPM Marseille, DESY Hamburg, IJCLab, Néel-Institut Grenoble, MPI für Physik München, MPI für Radioastronomie Bonn, RWTH Aachen, Universität Hamburg, Universität Tübingen und Universität Saragossa.

Assoziierte Mitglieder

Drei Einrichtungen in den USA

Fermi National Accelerator Laboratory, Harvard University und Northeastern University.

Projektgeschichte

MADMAX-Zeitstrahl

05/2026

Kryostat erreicht rund 4 Kelvin

Der Abnahmetest war erfolgreich. Damit kann der vollständige Prototyp mit Booster, Antenne und Empfängersystem in Hamburg aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Der anschließende Einsatz im CERN-Morpurgo-Magneten ist geplant.

02/2026

IJCLab wird Vollmitglied

Das französische Irène Joliot-Curie Laboratory trat der MADMAX-Kollaboration als Vollmitglied bei.

11/2025

Neue assoziierte Mitglieder

Harvard University und Northeastern University wurden als neue assoziierte Mitglieder begrüßt.

05/2025

Kryostat in Hamburg

Der MADMAX-Kryostat wurde an die Universität Hamburg geliefert und für Abkühlung, Abnahme und Inbetriebnahme vorbereitet.

09/2024

Erste Axionsuche veröffentlicht

Die im Frühjahr 2024 mit einem MADMAX-Prototyp im CERN-Morpurgo-Magneten aufgenommenen Daten zeigten kein Axionsignal und setzten neue Grenzen für die Axion-Photon-Kopplung in zwei engen Massenbereichen.

15.05.2024

Meilensteine und erste Ergebnisse

Universität Hamburg und DESY berichteten über drei Prototypen, Tests im 1,6-Tesla-Morpurgo-Magneten und die ersten physikalischen Messungen. Die später veröffentlichte Dark-Photon-Auswertung deckte 78,62 bis 83,95 Mikroelektronenvolt pro c² ab.

03/2024

CB100/CB200 bei CERN

MADMAX-Prototypen wurden im CERN-Morpurgo-Magneten getestet.

2022

Magnet- und Kryotests

Prototypen und Komponenten wurden in starken Magnetfeldern und bei tiefen Temperaturen getestet.

10/2020

CERN unterstützt Tests

CERN befürwortete MADMAX-Prototypentests im Morpurgo-Magneten.

03/2019

Sensitivitätsprojektion

Eine MADMAX-Sensitivitätsprojektion erschien auf dem Cover von European Physical Journal C.

05/2018

Offizielles Logo

Die Kollaboration stellte ihr offizielles Logo vor.

18.10.2017

Gründung

Gründung der MADMAX-Kollaboration.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Die beiden Listen erklären die im MADMAX-Reiter verwendeten Kurzformen und wissenschaftlichen Begriffe getrennt voneinander.

Abkürzungen verständlich erklärt
MADMAX
Magnetized Disc and Mirror Axion Experiment. Der Name beschreibt das Grundprinzip aus Magnetfeld, dielektrischen Scheiben und Spiegel.
QCD
Quantenchromodynamik, die Theorie der starken Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen.
CP
Kombination aus Ladungskonjugation C und räumlicher Spiegelung P. Das starke CP-Problem fragt, weshalb in der starken Wechselwirkung praktisch keine CP-Verletzung beobachtet wird.
CERN
Europäische Organisation für Kernforschung bei Genf. Dort nutzt MADMAX den Morpurgo-Magneten für Prototypmessungen.
DESY
Deutsches Elektronen-Synchrotron in Hamburg. DESY ist an Entwicklung und Aufbau beteiligt und als späterer Standort des Großexperiments vorgesehen.
CAST
CERN Axion Solar Telescope, ein Experiment zur Suche nach Axionen aus der Sonne.
DFSZ und KSVZ
Zwei etablierte Modellfamilien für QCD-Axionen. Ihre vorhergesagten Kopplungsstärken dienen Experimenten als wichtige Empfindlichkeitsmarken.
HERA und H1
HERA war der frühere Elektron-Proton-Speicherring bei DESY. H1 bezeichnet einen seiner großen Detektoren. Die massive Stahlkonstruktion, die den Magnetfluss seines Detektormagneten zurückführte, ist für die MADMAX-Axionplattform vorgesehen.
IJCLab und CPPM
Das französische Irène-Joliot-Curie-Labor und das Centre de Physique des Particules de Marseille sind Vollmitglieder der MADMAX-Kollaboration.
MPI
Max-Planck-Institut. An MADMAX beteiligt sind das Max-Planck-Institut für Physik und das Max-Planck-Institut für Radioastronomie.
RWTH
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Vollmitglied der MADMAX-Kollaboration.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Axion
Hypothetisches, elektrisch neutrales und sehr leichtes Teilchen. Das QCD-Axion könnte das starke CP-Problem lösen und zugleich Dunkle Materie bilden.
Axion-Photon-Kopplung
Maß dafür, wie stark ein Axion mit elektromagnetischen Feldern wechselwirken könnte.
Dielektrisches Haloskop
Detektorkonzept, das ein hypothetisches galaktisches Axionfeld in einem Magnetfeld über dielektrische Grenzflächen in messbare Mikrowellenstrahlung umwandeln soll.
Dielektrischer Booster
Abstimmbarer Aufbau aus mehreren dielektrischen Scheiben und einem Spiegel. Passende Abstände lassen die schwachen elektromagnetischen Beiträge kohärent zusammenwirken.
B²A
Technische Magnet-Flächen-Kenngröße. B bezeichnet die Magnetfeldstärke und A die wirksame Fläche. Bei 9 Tesla und 1,23 Quadratmetern gilt: 9 Tesla × 9 Tesla × 1,23 Quadratmeter ≈ 100 Tesla²·Quadratmeter.
Boostfaktor
Maß für die Signalverstärkung des Boosters gegenüber der von einem einzelnen Spiegel abgegebenen Leistung.
Kohärenz
Geordnete Phasenbeziehung einer Schwingung. Sie ermöglicht, dass sich die Beiträge verschiedener Scheiben verstärken statt gegenseitig auszulöschen.
Spektrallinie
Schmale Struktur im gemessenen Frequenzspektrum. Ein Axionsignal hätte eine charakteristische, durch die Geschwindigkeitsverteilung im galaktischen Halo leicht verbreiterte Form.
Galaktischer Halo
Ausgedehnte, annähernd kugelförmige Verteilung Dunkler Materie, die eine Galaxie einschließlich ihrer sichtbaren Bestandteile umgibt.
Mikroelektronenvolt
Einheit der Ruheenergie. Eine Teilchenmasse wird genau als Mikroelektronenvolt pro c² angegeben; in natürlichen Einheiten mit c = 1 wird häufig verkürzt Mikroelektronenvolt geschrieben.
Kryostat
Kühlsystem, das den Boosteraufbau und die dafür vorgesehenen Komponenten für rauscharme Messungen auf sehr tiefe Temperaturen bringt.
Nicht mitgekühlter Magnetinnenraum
Freier Innenraum eines supraleitenden Magneten, der nicht auf die tiefe Betriebstemperatur des umgebenden Magnetsystems gekühlt wird. Im Englischen wird dafür der Fachausdruck „warm bore“ verwendet.
Konfidenzniveau
Statistische Angabe zur Einordnung einer Messgrenze. Ein Ausschluss bei 95 Prozent Konfidenzniveau beschreibt die festgelegte statistische Sicherheit des Verfahrens, keine absolute Gewissheit.

Zwei Missionen, ein dunkler Kosmos

Euclid baut bereits seine großflächige Galaxienkarte auf. Roman ist auf dem Weg zu L2 und soll den Kosmos nach seiner Inbetriebnahme mit besonders tiefen und zeitlich wiederholten Weitfeldbeobachtungen ergänzen.

Roman und Euclid verständlich erklärt

Weitfeldteleskope verbinden kosmische Statistik mit scharfen Einzelbildern

Euclid arbeitet bereits im Wissenschaftsbetrieb. Das NASA-geführte Nancy Grace Roman Space Telescope ist erfolgreich gestartet und befindet sich auf dem Weg zu seinem Beobachtungsorbit am Lagrangepunkt L2. Beide arbeiten mit großen Himmelsfeldern, verfolgen aber unterschiedliche Messprogramme: Euclid kartiert die Geometrie und Strukturbildung des Universums, Roman ergänzt nach seiner Inbetriebnahme besonders tiefe Durchmusterungen, zeitveränderliche Ereignisse und eine statistische Suche nach Exoplaneten.

Die vier Kernfragen

01

Was ist bereits aktiv?

Im WissenschaftsbetriebEuclid kartiert den Himmel

Euclid führt sein großflächiges Beobachtungsprogramm durch und veröffentlicht die Daten schrittweise für die Forschung.

02

Welche Mission ist neu unterwegs?

InbetriebnahmeRoman ist auf dem Weg zu L2

Nach dem erfolgreichen Start werden die Systeme und Instrumente auf der Reise zum Beobachtungsorbit geprüft und kalibriert. Der reguläre Wissenschaftsbetrieb beginnt nach Abschluss dieser Inbetriebnahme.

03

Was verbindet beide?

WeitfeldScharfe Bilder über große Flächen

Beide beobachten sichtbares und nahinfrarotes Licht und nutzen den Sonne-Erde-Lagrangepunkt L2 als ruhige Beobachtungsumgebung.

04

Warum braucht man beide?

Ergänzende MessungenFläche, Tiefe, Farbe und Zeit

Gemeinsame Himmelsgebiete erlauben gegenseitige Prüfungen und liefern mehr Informationen als jede Mission allein.

Aktueller Stand

Beobachtungsergebnis und Zukunftsversprechen sind klar getrennt

Euclid bestätigt63,1 Quadratgrad in der ersten Datenfreigabe

Rund 30 Millionen Quellen

Die Veröffentlichung vom März 2025 enthält sichtbare und infrarote Bilder sowie Spektren aus den drei tiefen Beobachtungsfeldern.

Euclid bestätigtMehr als 60 Millionen Sterne

Galaktisches Bulge-Mosaik

Euclid nahm das Feld am 23. März 2025 in etwa 26 Stunden auf. Die im Juni 2026 veröffentlichten VIS-Daten trennen dicht benachbarte Sterne. Zusammen mit späteren Beobachtungen können sie helfen, durch Mikrolinsen gefundene Exoplaneten zu bestätigen und ihre Massen zu bestimmen.

Roman unterwegsErfolgreich gestartet

Instrumente werden in Betrieb genommen

Antenne und Sonnenschutz sind entfaltet, das Koronograf-Instrument ist eingeschaltet. Kalibrierungen und Systemtests bereiten den späteren Wissenschaftsbetrieb vor.

Roman geplantFünf Jahre Primärmission

Zehn Jahre als Auslegungsziel

Objektzahlen und wissenschaftliche Ausbeute bleiben Prognosen, bis Roman tatsächlich beobachtet.

Roman: Teleskop und Daten

Hubble-ähnliche Schärfe trifft auf ein mindestens hundertmal größeres Bildfeld

Optik2,4 Meter Hauptspiegelderselbe Spiegeldurchmesser wie Hubble, aber eine grundlegend andere Weitfeldkamera
Weitfeldinstrument288 Megapixel18 Detektoren; häufig gerundet als 300 Megapixel angegeben
Bildfeldmindestens 100-mal Hubblebei vergleichbarer infraroter Winkelauflösung pro Aufnahme
Spektralbereich0,48 bis 2,3 MikrometerBildfilter sowie Prisma und Grism für niedrig aufgelöste Spektroskopie
Datenvolumenbis 11 Terabit pro Tagetwa 1,375 Terabyte; 250 bis 500 Megabit pro Sekunde
BahnSonne-Erde-L2etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde in Gegenrichtung zur Sonne

Roman: wissenschaftliches Programm

Große Stichproben sollen seltene Ereignisse und statistische Muster sichtbar machen

Dunkle Energie

Expansion aus mehreren Messwegen

Supernovae, Galaxienverteilung und schwache Gravitationslinsen sollen dieselbe kosmische Entwicklung mit unterschiedlichen Unsicherheiten prüfen.

Mikrolinsen

Etwa 2.500 gebundene Planeten erwartet

Ein wiederholt beobachtetes Sternfeld im galaktischen Zentrum soll Planeten von etwa Marsmasse bis zu Gasriesen sowie ungebundene Welten erfassen.

Transits

Mehr als 100.000 zusätzliche Kandidaten möglich

Die Zahl ist eine modellabhängige Prognose aus denselben Beobachtungsserien und kein garantiertes Missionsziel.

Supernovae

Zehntausende ferne Explosionen

Große, einheitliche Stichproben vom Typ Ia dienen als Entfernungsanzeiger für die beschleunigte Expansion.

Schwarze Löcher

Von ruhenden Einzelobjekten bis zu Galaxienkernen

Roman kann durch Mikrolinsen isolierte stellare Schwarze Löcher aufspüren; die tiefen und großflächigen Beobachtungen beider Missionen ergänzen Studien aktiver Galaxienkerne und ihrer Wirtsgalaxien.

Allgemeine Astrophysik

Milliarden Galaxien und Hunderte Millionen Sterne

Romans offene Daten sollen auch für Galaxienentwicklung, Sternentstehung und zeitveränderliche Objekte nutzbar sein.

Technologiedemonstration

Der Koronograf erprobt direkte Bilder von Planeten neben hellen Sternen

01

Sternenlicht unterdrücken

Masken und Blenden blockieren den hellen Stern, damit viel schwächeres reflektiertes Licht aus seiner unmittelbaren Umgebung messbar wird.

02

Wellenfront aktiv korrigieren

Verformbare Spiegel mit Tausenden Stellgliedern gleichen winzige optische Fehler aus.

03

Planetenlicht analysieren

Bilder, Polarisation und Spektren sollen große Planeten und Staubscheiben um nahe Sterne untersuchen.

04

Technik qualifizieren

Das Instrument ist keine vollständige Planetenzählung, sondern ein Flugnachweis für spätere Observatorien.

Euclid: laufende Mission

Ein 1,2-Meter-Teleskop kartiert die dreidimensionale Verteilung kosmischer Materie

Seit Februar 2024Wissenschaftsbetrieb

Sechs Jahre Nennmission

Euclid soll rund 15.000 Quadratgrad außerhalb der staubreichsten Bereiche der Milchstraße beobachten.

VIS550 bis 900 Nanometer

Formen von Galaxien

36 CCD-Sensoren liefern Bilder mit etwa 0,1 Bogensekunde pro Bildelement für schwache Gravitationslinsen.

NISP920 bis 2.000 Nanometer

Infrarotbilder und Spektren

16 Detektoren bestimmen Farben und Rotverschiebungen. Spektroskopie erfasst etwa 1.100 bis 2.000 Nanometer.

GesamtzielMehr als eine Milliarde Galaxien

Zehn Milliarden Jahre Entwicklung

Die Größe beschreibt das geplante Gesamtsurvey, nicht den Inhalt bisheriger Datenfreigaben.

Wie Euclid den dunklen Kosmos vermisst

Zwei unabhängige Struktursignale begrenzen Dunkle Materie und Dunkle Energie

Schwache Gravitationslinsen

Verzerrte Galaxienformen

Materie krümmt den Lichtweg ferner Galaxien geringfügig. Aus statistischen Verzerrungen wird die Materieverteilung rekonstruiert.

Galaxienhaufenbildung

Abstände aus Rotverschiebungen

Räumliche Muster der Galaxienverteilung zeigen, wie Strukturen wachsen und wie sich die Expansion verändert.

Gemeinsame Auswertung

Bildform, Farbe und Spektrum

VIS liefert Formen, NISP Infrarotfarben und Spektren. Bodenteleskope verbessern Entfernungen und Fehlerkontrolle.

Noch offen

Ursache der Beschleunigung

Euclid misst Parameter. Ob Dunkle Energie eine kosmologische Konstante, ein dynamisches Feld oder ein Hinweis auf veränderte Gravitation ist, bleibt offen.

Zusammenspiel

Euclid, Roman, Hubble und Webb lösen verschiedene Teile derselben Aufgabe

Euclidsehr großes Gesamtsurvey

Einheitliche sichtbare und infrarote Kartierung für Galaxienformen, Rotverschiebungen und Großstruktur.

Romantiefe und wiederholte Weitfelder

Höhere Infrarotauflösung, zeitabhängige Beobachtungen, Supernovae, Mikrolinsen und ergänzende Kosmologie.

Hubblegezielte Schärfe von UV bis Infrarot

Kleine Felder und flexible Detailbeobachtungen, aber keine vergleichbar schnelle Flächenkartierung.

Webbgrößerer Spiegel und längere Infrarotwellen

Tiefe Spektroskopie ausgewählter Ziele statt großflächiger Statistik.

Europa und Deutschland

Euclid wird europäisch geführt; Roman erhält klar benannte ESA-Beiträge

Euclid

ESA führt Mission und Betrieb

Mehr als 2.000 Forschende aus über 300 Einrichtungen arbeiten im Euclid-Konsortium. NASA lieferte Infrarotdetektoren für NISP.

Deutschland

Größter nationaler Euclid-Beitrag

Deutschland finanziert etwa 21 Prozent des ESA-Anteils. MPE und MPIA trugen zu NISP bei; LMU München, Universität Bonn, Ruhr-Universität Bochum und weitere Gruppen entwickeln Auswertungssoftware und Datenprodukte.

Roman

NASA-Leitung mit ESA-Hardware

ESA liefert Sternsensoren, Batterien und Detektoren für das Koronograf-Instrument. Europäische Forschende beteiligen sich über ein Mission-of-Opportunity-Programm.

Bodenstation

Neue 35-Meter-Antenne in New Norcia

ESA stellt Zeit in ihrem Tiefraumstationsnetz für Romans Datenmengen bereit. Die australische Antenne ist seit April 2026 regulär in Betrieb.

Weitfeldbeobachtungen im Vergleich

Von Romans Bildfeld zu Euclids wachsendem Himmelsatlas

Romans großes Bildfeld und Euclids Aufnahmen des galaktischen Zentrums zeigen, wie hochaufgelöste Weitfeldbeobachtungen einzelne Strukturen mit ihrer kosmischen Umgebung verbinden.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Instrumentnamen und wissenschaftliche Begriffe sind getrennt gebündelt.

Abkürzungen verständlich erklärt
ESA
European Space Agency, die Europäische Weltraumorganisation.
NASA
National Aeronautics and Space Administration, die US-Raumfahrtbehörde.
VIS
Visible Instrument, Euclids Kamera für sichtbares Licht und Galaxienformen.
NISP
Near Infrared Spectrometer and Photometer, Euclids Infrarotinstrument.
WFI
Wide Field Instrument, Romans großformatige Weitfeldkamera.
CGI
Coronagraph Instrument, Romans Technologiedemonstration.
L2
Zweiter Lagrangepunkt des Sonne-Erde-Systems.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Gravitationslinse
Ablenkung und Verzerrung von Licht durch Masse entlang des Lichtwegs.
Mikrolinseneffekt
Vorübergehende Helligkeitsverstärkung eines Hintergrundsterns durch ein Vordergrundobjekt.
Rotverschiebung
Streckung des Lichts zu längeren Wellenlängen durch kosmische Expansion.
Koronograf
Optisches System zur Unterdrückung hellen Sternenlichts.
Spektroskopie
Zerlegung von Licht nach Wellenlängen.
Galaktischer Bulge
Dichte zentrale Verdickung der Milchstraße.
Quadratgrad
Flächenmaß am Himmel; der gesamte Himmel umfasst rund 41.253 Quadratgrad.

Der veränderliche Südhimmel

Rubin nimmt nicht nur tiefe Bilder auf. Das Observatorium vergleicht den Himmel Nacht für Nacht und macht Veränderungen innerhalb von etwa einer Minute weltweit auffindbar.

Rubin Observatory verständlich erklärt

Der zehnjährige Film des Südhimmels läuft

Das NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory auf dem Cerro Pachón in Chile führt seit dem 29. Juni 2026 den Legacy Survey of Space and Time durch. Sein Simonyi Survey Telescope verbindet eine große lichtsammelnde Fläche, ein 9,6 Quadratgrad großes Bildfeld, schnelle Bewegungen und eine 3,2-Gigapixel-Kamera. Dadurch entsteht keine einmalige Himmelskarte, sondern eine zeitlich geordnete Folge von Messungen.

Die vier Kernfragen

01

Was läuft bereits?

Seit 29. Juni 2026Der LSST hat begonnen

Reguläre Surveybeobachtungen, Warnmeldungen und frühe Datenprodukte sind keine Zukunftsversprechen mehr.

02

Was wird gemessen?

ZeitbereichHelligkeit, Farbe, Position und Form

Wiederholte Bilder zeigen, was sich bewegt, aufleuchtet, schwächer wird oder langsam verändert.

03

Warum ist Rubin schnell?

Großes BildfeldEtwa 40 Sekunden je neues Bild

Kurze Belichtungen, ein kompaktes Drei-Spiegel-System und schnelle Schwenks halten den Beobachtungsrhythmus hoch.

04

Was ist noch geplant?

ZehnjahreszielEtwa 800 Besuche je Hauptfeld

Objektzahlen, Tiefenwerte und die endgültige Datenbankgröße gelten erst für den vollständigen Survey.

Aktueller Stand

Erreichtes, laufender Betrieb und Vollausbau

BestätigtMehr als 11.000 neue Asteroiden

Frühe Optimierungsbeobachtungen

Innerhalb von rund sechs Wochen wurden darunter 33 erdnahe Objekte und 380 transneptunische Objekte entdeckt.

27. Juli 2026Early Data Preview 2

Erste LSSTCam-Daten verfügbar

EDP2 enthält verarbeitete Daten der großen Wissenschaftskamera und steht zunächst den Berechtigten auf der Rubin Science Platform zur Verfügung.

LaufendBroker verteilen neue Warnmeldungen an Forschungsteams

Bewegte und veränderliche Quellen

Die ersten weltweit öffentlichen Alerts wurden im Februar 2026 verschickt. Die Pakete sind ohne exklusive Nutzungsfrist zugänglich; die Nachtzahlen schwanken mit Wetter, Beobachtungsprogramm und Himmel.

Vollständiger SurveyMilliarden Objekte, Billionen Messungen

Noch kein heutiger Bestand

Die sehr großen Endzahlen beschreiben das Ziel nach zehn Jahren und elf Datenfreigaben.

Teleskop und Kamera

Lichtsammelfläche, Bildfeld und Geschwindigkeit bilden ein Gesamtsystem

Hauptspiegel8,4 Meter Außendurchmesserprimäre und tertiäre Spiegelfläche liegen auf demselben Glaskörper; die wirksame mittlere Öffnung beträgt 6,49 Meter
Bildfeld9,6 Quadratgrad3,5 Grad Durchmesser, flächenmäßig ungefähr 40 bis 45 Vollmonde pro Aufnahme
LSSTCam3,2 Gigapixel189 wissenschaftliche CCD-Sensoren mit 0,2 Bogensekunden je Bildelement
Kamera3.060 Kilogrammgrößte je gebaute Digitalkamera; sechs austauschbare optische Filter
Schwenkzeitim Median 4,8 Sekundenzwischen Beobachtungsfeldern; der normale Besuch dauert im Mittel etwa 41 Sekunden
Standort2.647 Meter HöheCerro Pachón in Chile bei etwa 30 Grad südlicher Breite

Vom Himmel zur Warnmeldung

Jede Nacht läuft eine zeitkritische Verarbeitungskette

01

Beobachtungsfeld auswählen

Eine automatisierte Strategie berücksichtigt Sichtbarkeit, Wetter, Filter, wissenschaftliche Prioritäten und bereits erreichte Abdeckung.

02

Etwa 30 Sekunden belichten

Die Kamera erfasst das Feld in einem der sechs Filter u, g, r, i, z oder y. Pro Nacht entstehen im Mittel etwa 700 wissenschaftliche Besuche.

03

Bild kalibrieren

Instrumentelle Effekte, Atmosphäre, Helligkeitsskala und Positionen werden bestimmt, bevor Quellen miteinander verglichen werden.

04

Referenzbild abziehen

Die Differenz zwischen neuer Aufnahme und tiefer Referenz macht veränderte oder bewegte Lichtquellen sichtbar.

05

Alert-Paket erzeugen

Messwerte, frühere Beobachtungen und kleine Bildausschnitte werden innerhalb von 60 Sekunden nach Aufnahme bereitgestellt.

06

Broker filtern den Strom

Softwaredienste klassifizieren und priorisieren Millionen Meldungen, damit passende Ereignisse rasch nachbeobachtet werden können.

Surveyarchitektur

Nicht jedes Feld wird im gleichen Rhythmus beobachtet

Wide Fast DeepEtwa 18.000 Quadratgrad

Das Hauptprogramm

Große Teile des Südhimmels werden in sechs Filtern ungefähr alle drei Nächte besucht. Ziel sind etwa 800 Besuche pro Himmelsposition über zehn Jahre.

Deep Drilling FieldsFünf besonders tiefe Felder

Dichterer Beobachtungsrhythmus

Viele aufeinanderfolgende Belichtungen erreichen höhere zeitliche Dichte und größere kombinierte Tiefe.

Target of OpportunitySchnelle Reaktion

Multimessenger-Ereignisse

Bei geeigneten Signalen anderer Observatorien kann Rubin definierte Himmelsregionen kurzfristig beobachten.

Mini- und MikrosurveysSpezielle Gebiete und Rhythmen

Ergänzende Programme

Sie erweitern das Hauptsurvey um wissenschaftlich wichtige Regionen oder besondere Beobachtungsfolgen.

Datenstrom und Größenordnungen

Die Kamera erzeugt Rohdaten; Wissenschaft entsteht erst durch Kalibrierung, Vergleich und Katalogisierung

Pro NachtEtwa 10 Terabyte

Rund 1.000 Bilder möglich

Die tatsächliche Menge hängt von Nachtlänge, Wetter, Kalibrierungen und Beobachtungsstrategie ab.

Alert-ZielBis etwa 7 Millionen pro Nacht

Innerhalb von 60 Sekunden

Ein Alert ist keine bestätigte Entdeckung. Er meldet eine signifikante Veränderung, die automatisiert geprüft und eingeordnet werden muss.

DR11Etwa 15 Petabyte Datenbank

Elf geplante Datenfreigaben

Jährliche Neuverarbeitung verbessert Kalibrierungen und erstellt konsistente Bilder, Quellenmessungen und Objektkataloge.

EndkatalogEtwa 37 Milliarden Objekte

20 Milliarden Galaxien und 17 Milliarden Sterne

Hinzu kommen rund sechs Millionen berechnete Bahnen von Körpern des Sonnensystems und Billionen Einzelmessungen.

Vier wissenschaftliche Hauptfelder

Die gleiche Bildfolge beantwortet sehr unterschiedliche Fragen

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Struktur und Expansion

Schwache Gravitationslinsen, Galaxienverteilung, Supernovae und Galaxienhaufen liefern komplementäre kosmologische Messungen.

Sonnensystem

Bewegte Objekte und ihre Bahnen

Wiederholte Positionen verbinden Asteroiden, Kometen, erdnahe Objekte und transneptunische Körper zu Bahnen.

Zeitbereichsastronomie

Explosionen und variable Quellen

Supernovae, veränderliche Sterne, aktive Galaxienkerne und seltene schnelle Ereignisse werden anhand ihrer Lichtkurven untersucht.

Milchstraße

Struktur, Sterne und Entwicklung

Farben, Eigenbewegungen und Helligkeitsänderungen ergeben eine großräumige dynamische Karte unserer Galaxis.

Multimessenger

Optisches Licht zu anderen Signalen

Rubin kann Himmelsgebiete nach Gravitationswellen-, Neutrino- oder Gammastrahlensignalen absuchen und Kandidaten melden.

Unerwartete Entdeckungen

Abweichungen in einem riesigen Datensatz

Der einheitliche, wiederholte Survey macht seltene Klassen sichtbar, die vorab nicht vollständig definiert werden können.

Betrieb, Chile und internationale Beiträge

Eine US-geführte Anlage mit chilenischem Standort und weltweitem Datennetz

Leitung

NSF NOIRLab und SLAC

Rubin ist eine US-Regierungsanlage. NSF NOIRLab und das DOE-Labor SLAC führen den gemeinsamen Betrieb.

Chile

Observatorium und Datenzugang

Der Standort Cerro Pachón bietet den südlichen Himmel und geeignete atmosphärische Bedingungen. Chilenische Forschende besitzen unmittelbare Datenrechte.

International

43 In-kind-Programme

Teams außerhalb der USA und Chiles liefern Software, Rechenleistung, Datensätze oder Nachbeobachtungszeit und erhalten dafür zeitnahen Datenzugang.

Europa

Frankreich und Großbritannien mit Schlüsselrollen

CNRS/IN2P3 unterstützt Konstruktion, Betrieb und Datenverarbeitung in Frankreich; LSST:UK trägt Rechen- und Wissenschaftsdienste bei.

Deutschland

Spiegelbeschichtung aus Deggendorf

VON ARDENNE baute die Beschichtungsanlage, mit der die großen Rubin-Spiegel direkt auf dem Gipfel mit ihrer reflektierenden Schicht versehen werden.

Öffentlicher Zugang

Alerts sofort, Daten später

Warnmeldungen sind weltweit öffentlich. Viele andere LSST-Produkte besitzen zunächst eine zweijährige Schutzfrist und werden danach öffentlich.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Projektbezeichnungen und astronomische Begriffe sind in zwei getrennten Listen gebündelt.

Abkürzungen verständlich erklärt
LSST
Legacy Survey of Space and Time, Rubins zehnjährige Durchmusterung. Die Abkürzung bezeichnet heute den Survey, nicht mehr das Teleskop.
LSSTCam
Die 3,2-Gigapixel-Wissenschaftskamera am Simonyi Survey Telescope.
WFD
Wide Fast Deep, das großflächige Hauptprogramm des Surveys.
DDF
Deep Drilling Field, ein kleines Feld mit besonders vielen aufeinanderfolgenden Belichtungen.
EDP2
Early Data Preview 2, die erste Vorschau mit Daten der vollständigen LSSTCam.
DR11
Data Release 11, die geplante abschließende Datenfreigabe nach dem Zehnjahressurvey.
CCD
Charge-Coupled Device, lichtempfindlicher Halbleitersensor der Kamera.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Alert
Maschinenlesbares Datenpaket zu einer neu erkannten Veränderung oder Bewegung, keine automatisch bestätigte astrophysikalische Entdeckung.
Alert-Broker
Softwaredienst, der Warnmeldungen sammelt, mit anderen Katalogen verknüpft, klassifiziert und filterbar macht.
Differenzbild
Bild, das nach Abzug einer Referenzaufnahme hauptsächlich Veränderungen und bewegte Quellen zeigt.
Lichtkurve
Zeitliche Folge gemessener Helligkeiten eines Objekts.
Besuch
Eine zusammengehörige Beobachtung eines Himmelsfeldes in einem Filter.
Quadratgrad
Flächenmaß am Himmel; der gesamte Himmel umfasst rund 41.253 Quadratgrad.
Petabyte
Eine Billiarde Byte beziehungsweise 1.000 Terabyte.
Seeing
Atmosphärisch verursachte Unschärfe eines bodengebundenen Teleskopbildes.

Gravitationswellen im All

LISA soll mit drei Raumsonden erstmals das Gravitationswellen-Universum zwischen etwa 0,1 Millihertz und 1 Hertz beobachten.

LISA verständlich erklärt

Europas Weltraumobservatorium ist beschlossen und befindet sich in der industriellen Bauphase

Die Laser Interferometer Space Antenna, kurz LISA, ist eine von der Europäischen Weltraumorganisation ESA geleitete Mission mit Beteiligung ihrer Mitgliedstaaten, der NASA und eines internationalen Forschungskonsortiums. Drei Raumsonden sollen winzige Abstandsänderungen zwischen frei fallenden Testmassen messen. ESA nahm die Mission 2024 formell an; seit dem Industrievertrag vom Juni 2025 wird das System unter Führung von OHB entwickelt und gebaut. Der Start 2035 mit einer Ariane 6 bleibt ein Planwert.

Die vier Kernfragen

01

Was wird gemessen?

MessprinzipÄnderungen von rund einem Pikometer

Laserlicht vergleicht die Abstände frei fallender Testmassen in weit voneinander entfernten Raumsonden.

02

Warum im All?

Frequenzfenster0,1 Millihertz bis 1 Hertz

Die langen Messarme und die ruhige Weltraumumgebung erschließen langsamere Signale als Bodendetektoren.

03

Wie groß ist LISA?

Angenommenes DesignDrei Seiten zu je 2,5 Millionen Kilometern

Drei Raumsonden bilden ein nahezu gleichseitiges, der Erde folgendes Dreieck um die Sonne.

04

Was ist der Stand?

Seit Juni 2025Industrielle Entwicklung und Bau

LISA ist beschlossen, aber noch nicht gestartet. Konstruktion, Prototypen und Flughardware sind klar vom späteren Betrieb zu trennen.

Messprinzip

Wie ein Dreieck aus Laserstrecken Raumzeitänderungen erfasst

01

Testmassen als Bezugspunkte

In jeder Raumsonde schweben zwei würfelförmige Gold-Platin-Testmassen möglichst frei von äußeren Kräften. Sie dienen als nahezu ungestörte Bezugspunkte.

02

Raumsonden folgen nach

Sensoren erfassen die Lage der Testmassen. Mikrotriebwerke regeln die Raumsonden so nach, dass ihre Gehäuse die frei fallenden Körper berührungslos umgeben.

03

Laserlicht austauschen

Sechs gerichtete Laserstrecken verbinden die drei Raumsonden in beide Richtungen. Wegen der starken Aufweitung wird das empfangene Licht mit einem lokalen Laser überlagert.

04

Phasen vergleichen

Phasenmeter bestimmen die Verschiebung der Lichtwellen. Daraus werden Änderungen der optischen Weglänge im Pikometerbereich rekonstruiert.

05

Laserrauschen herausrechnen

Die Arme sind nicht exakt gleich lang. Zeitversetzte Kombinationen der Messdaten unterdrücken deshalb das dominante Frequenzrauschen der Laser rechnerisch.

06

Quellen trennen

Auf der Erde werden gleichzeitig eintreffende Signale, Instrumentrauschen und die Bewegung der Konstellation gemeinsam modelliert.

Konstellation3 Raumsondenmit zwei optischen Messrichtungen und zwei Testmassen je Sonde
Laserverbindungen6 gerichtete Streckendrei Arme, jeweils in beiden Richtungen vermessen
Armlänge2,5 Mio. kmmehr als sechsmal die mittlere Entfernung Erde–Mond
MesszielGrößenordnung 1 pmein Pikometer entspricht einem Billionstel Meter

Bahn und Formation

Das Dreieck bewegt sich als ganzes Observatorium um die Sonne

Die Werte beschreiben die angenommene Missionsauslegung. Kleine periodische Änderungen von Abständen und Winkeln werden mitgemessen und modelliert.

Referenzbahnetwa 50 Millionen Kilometer hinter der Erde

Heliozentrische Formation

Die Konstellation umkreist die Sonne auf einer erdähnlichen Bahn. Der Abstand hält Kommunikation und thermische Bedingungen beherrschbar.

Geometrienahezu gleichseitiges Dreieck

Keine starre Konstruktion

Die Raumsonden sind nicht mechanisch verbunden. Ihre Umlaufbahnen erzeugen die Formation; Seitenlängen und Innenwinkel verändern sich geringfügig.

Himmelsabtastungkontinuierliche Drehung im Jahreslauf

Richtung aus Signalmodulation

Die Bewegung verändert Laufzeit, Phase und Antennenempfindlichkeit und liefert dadurch Informationen über Position und Orientierung einer Quelle.

KommunikationDaten innerhalb der Konstellation teilen

Ein Relais zur Erde genügt zeitweise

Mess- und Zustandsdaten werden zwischen den Raumsonden übertragen. Die genaue Telemetriearchitektur wird in der laufenden Entwicklung festgelegt.

Instrument und technische Kennzahlen

Präzisionsoptik, Freifalltechnik und Regelung arbeiten als ein Messgerät

TestmassenGold-Platin-Würfel

Zwei je Raumsonde

Die leitfähige, schwach magnetische Legierung vermindert störende magnetische und elektrostatische Kräfte.

Laser1.064 Nanometer, etwa 2 Watt

Stabiles nahinfrarotes Licht

Die Laser müssen über Jahre äußerst frequenz- und leistungsstabil arbeiten. NASA entwickelt die Fluglasersysteme.

Teleskoperund 30 Zentimeter Öffnung

Licht senden und empfangen

Je zwei Teleskope pro Raumsonde formen die Strahlen und sammeln den sehr kleinen ankommenden Anteil. NASA stellt alle sechs bereit.

Empfangsleistungnur einige hundert Pikowatt

Kein klassischer Rückspiegel

Der ausgesandte Strahl weitet sich stark auf. Das empfangene Licht steuert deshalb einen lokalen Laser als kohärenten Sender.

PhasenmeterSchlüsselsystem aus Deutschland

Lichtphase digital auslesen

Das am Albert-Einstein-Institut entwickelte System erfasst Phasenverschiebungen und verarbeitet Entfernungs- und Datensignale.

LadungsregelungUltraviolettes Licht

Elektrische Aufladung begrenzen

Kosmische Teilchen laden die Testmassen auf. UV-Licht löst gezielt Elektronen und hält störende elektrostatische Kräfte klein.

Techniknachweis

LISA Pathfinder bewies den kontrollierten Freifall im All

Start 2015

Technologiemission statt Observatorium

LISA Pathfinder trug zwei Testmassen in einem Raumfahrzeug und prüfte Freifall, Sensorik, Mikrotriebwerke, Laserinterferometrie und Regelung.

Ergebnis

Anforderungen deutlich übertroffen

Die gemessene relative Beschleunigung der Testmassen lag im entscheidenden Frequenzbereich besser als ursprünglich gefordert.

Übertragbar

Sensor und optische Bank

Erprobte Prinzipien und Fertigungserfahrungen fließen in LISA ein. Die Flughardware muss dennoch neu entwickelt, qualifiziert und dreifach gebaut werden.

Nicht bewiesen

Gesamtsystem über Millionen Kilometer

Formation, sechs Langstreckenverbindungen, Langzeitbetrieb und vollständige Datenanalyse werden erst mit LISA gemeinsam verwirklicht.

Wissenschaftliches Programm

Lange Signale machen Entwicklung, Umgebung und starke Gravitation messbar

Massereiche Schwarze Löcher

Wachstum über kosmische Zeit

Verschmelzungen massereicher Schwarzer Löcher liefern Hinweise darauf, wie zentrale Schwarze Löcher entstanden, wuchsen und sich gemeinsam mit ihren Wirtsgalaxien entwickelten.

Extreme Massenverhältnisse

Kompaktes Objekt im Raumzeitfeld

Ein stellarmassiges Objekt kann über viele Umläufe in ein massereiches Schwarzes Loch spiralen. Die Signalform tastet dessen Raumzeitgeometrie ab.

Galaktische Doppelsysteme

Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher

Zehntausende kompakte Doppelsterne in der Milchstraße prägen das LISA-Band. Bekannte Systeme liefern erwartbare Prüfsignale.

Stellare Schwarze Löcher

Jahre vor einer Verschmelzung

Geeignete Doppelsysteme können zuerst im LISA-Band und später mit Bodendetektoren beobachtet werden.

Fundamentale Physik

Starke Gravitation prüfen

Präzise Wellenformen testen die Allgemeine Relativitätstheorie, kompakte Objekte und mögliche Abweichungen vom erwarteten Verhalten.

Kosmologie

Expansion und frühes Universum

Verschmelzungen können als Standardsirenen dienen. Ein kosmologischer Hintergrund könnte Spuren früher Phasenübergänge tragen.

Daten und gemeinsames Beobachten

LISA misst viele Quellen gleichzeitig und nicht als einzelne kurze Treffer

Globaler Datenstrom

Überlagerte Signale

Viele Quellen bleiben Monate oder Jahre im Datensatz. Verfahren müssen sie gemeinsam mit Rauschen und einem nicht einzeln auflösbaren galaktischen Vordergrund trennen.

Zeitversetzte Interferometrie

Virtuelle Messarme in Software

Passend verzögerte Phasenmessungen werden kombiniert, damit sich Laserfrequenzrauschen weitgehend auslöscht.

Multimessenger-Astronomie

Frühwarnung für andere Observatorien

Lang andauernde Signale können eine Verschmelzung zunehmend genauer ankündigen und Zeit für koordinierte Beobachtungen schaffen.

LISA und Einstein-Teleskop

Gemeinsame Analyse im Synergy-Projekt

Seit 2026 entwickeln Mitglieder beider Kollaborationen gemeinsame Analyseverfahren. LISA im Millihertzbereich und ET bei höheren Frequenzen sollen zusammen Modelle eines kosmologischen Gravitationswellenhintergrunds prüfen und ihn von astrophysikalischen Beiträgen unterscheiden. Die bisherigen Tests beruhen auf Modellen, nicht auf gemeinsamen Messdaten. Außerdem könnten geeignete Schwarze-Loch-Paare zunächst mit LISA und später vor ihrer Verschmelzung am Boden beobachtet werden.

Europa und Deutschland

ESA führt die Mission, deutsche Institute und Industrie bauen Schlüsseltechnik

Europäische Führung

ESA trägt die Missionsverantwortung

ESA koordiniert Raumsegment, Start, Betrieb und Zusammenarbeit. Mitgliedstaaten liefern Nutzlastkomponenten; NASA ist Missionspartnerin.

Deutsche Industrie

OHB führt das industrielle Kernteam

OHB System AG ist Hauptauftragnehmer für Entwicklung und Bau der drei Raumsonden. Thales Alenia Space gehört zum Kernteam.

Deutsche Forschung

Albert-Einstein-Institut entwickelt das Phasenmeter

Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover entwickelte die Schlüsseltechnik. 2025 vereinbarten Institut und OHB Weiterentwicklung und industrielle Fertigung.

Technologielinie

Von LISA Pathfinder über GRACE Follow-On zu LISA

Deutsche Forschung war an LISA Pathfinder führend beteiligt. Laserinterferometrie des deutsch-amerikanischen GRACE-Follow-On-Projekts lieferte zusätzliche Weltraumerfahrung.

Europäische Beiträge

Arbeitsteilung über viele Mitgliedstaaten

Italien und die Schweiz verantworten die Testmassen. Sieben europäische Staaten tragen zum Messsystem bei; Spanien liefert Diagnosesensorik.

NASA

Laser, Teleskope, Ladungsregelung und Datenanalyse

Die USA liefern stabile Laser, sechs Teleskope, Ladungskontrolle sowie Beiträge zu Software, Datenverarbeitung und wissenschaftlicher Nutzung.

Aktueller Stand und Planwerte

Beschluss, Bau, Start und Betrieb sind vier verschiedene Stufen

Januar 2024

ESA nimmt LISA formell an

Die Annahme bestätigte Missionsrahmen und wissenschaftliches Programm und erlaubte die Umsetzung.

Juni 2025

Industrievertrag startet die Bauphase

ESA beauftragte OHB. Zunächst werden Konstruktion und Schnittstellen vervollständigt, danach entsteht qualifizierte Flughardware.

2024 bis 2026

Entwicklungsmodelle werden getestet

Prototypen für Teleskope, Laser und Ladungsregelung sind noch keine Betriebswerte der fertigen Mission.

2035 geplant

Gemeinsamer Start mit Ariane 6

Alle drei Raumsonden sollen gemeinsam starten und anschließend ihre Sonnenbahnen und Formation aufbauen. Termin und Rakete bleiben Planungsangaben.

Missionsdauer

Vier Jahre nominelle Wissenschaft

Eine Verlängerung um bis zu sechs weitere Jahre ist vorgesehen, aber nicht garantiert.

Offen bis zum Betrieb

Tatsächliche Empfindlichkeit und Ereigniszahlen

Simulationen erwarten eine sehr große Quellenausbeute. Verbindliche Zahlen entstehen erst aus Instrumentleistung, Missionsdauer und realer Population.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Projektnamen und technische Begriffe sind bewusst in zwei getrennten Listen gebündelt.

Abkürzungen verständlich erklärt
LISA
Laser Interferometer Space Antenna, das von ESA geführte Weltraumobservatorium.
ESA
European Space Agency, die Europäische Weltraumorganisation.
NASA
National Aeronautics and Space Administration, US-amerikanische Missionspartnerin.
AEI
Albert-Einstein-Institut, Kurzname des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik.
LPF
LISA Pathfinder, die Technologiemission zum Nachweis zentraler Freifall- und Messtechniken.
TDI
Time-Delay Interferometry, zeitversetzte Interferometrie zur Unterdrückung des Laserrauschens.
EMRI
Extreme Mass Ratio Inspiral, Einspiralen eines kompakten Objekts in ein viel massereicheres Schwarzes Loch.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Gravitationswelle
Sich ausbreitende Änderung der Raumzeitkrümmung.
Laserinterferometrie
Messverfahren, das aus der Überlagerung kohärenter Lichtwellen kleinste Wegänderungen bestimmt.
Testmasse
Möglichst frei fallender Körper als nahezu ungestörter Bezugspunkt.
Störungsfreier Freiflug
Regelung, bei der Mikrotriebwerke die Raumsonde einer frei fallenden Testmasse nachführen.
Phasenmeter
System, das die relative Phase überlagerter Laserwellen hochpräzise digital bestimmt.
Pikometer
Ein Billionstel Meter, geschrieben 10−12 Meter.
Millihertz
Ein Tausendstel Hertz; bei einem Millihertz dauert eine Schwingung 1.000 Sekunden.
Galaktischer Vordergrund
Überlagerung sehr vieler nicht einzeln auflösbarer kompakter Doppelsysteme der Milchstraße.
Standardsirene
Gravitationswellenquelle zur direkten Bestimmung der Leuchtkraftentfernung.
Stochastischer Hintergrund
Statistische Überlagerung vieler ungetrennter Signale oder eines kosmologischen Signals.

Gravitationswellen im Untergrund

Das Einstein-Teleskop soll schwache Gravitationswellen bereits ab wenigen Hertz mit deutlich höherer Empfindlichkeit messen.

Einstein-Teleskop verständlich erklärt

Europas Observatorium der dritten Generation ist weit entwickelt, aber noch nicht beschlossen

Das Einstein Telescope, kurz ET, ist ein geplantes unterirdisches Gravitationswellen-Observatorium. Es soll die Empfindlichkeit heutiger Anlagen deutlich übertreffen und vor allem den bislang schwer zugänglichen Bereich niedriger Frequenzen erschließen. Standort, endgültige Geometrie, Finanzierung und Baubeginn sind weiterhin offen. Eine Standortentscheidung ist derzeit für 2027 vorgesehen.

Die vier Kernfragen

01

Was wird gemessen?

MessprinzipWinzige relative Längenänderungen

Laserinterferometer vergleichen zwei lange, rechtwinklige Messstrecken. Eine Gravitationswelle verändert deren Längen minimal gegeneinander.

02

Warum unterirdisch?

AnforderungWeniger Boden- und Schwerkraftrauschen

Im Untergrund sind viele Erschütterungen schwächer. Messnetze sollen verbleibende seismische und lokale Schwerkrafteinflüsse erfassen.

03

Wie soll ET aussehen?

Noch offenDreieck oder zwei L-Anlagen

Verglichen werden ein Dreieck mit 10-Kilometer-Seiten und zwei L-förmige Detektoren mit 15-Kilometer-Armen.

04

Was ist bereits erreicht?

VorbereitungDesign, Prototypen und Standortmessungen

Technologien werden in Testanlagen erprobt. Drei europäische Regionen untersuchen Geologie, Umgebungsrauschen und Infrastruktur.

Messprinzip und Größenordnung

Wie Laser das Dehnen der Raumzeit sichtbar machen

01

Laserlicht aufteilen

Ein Strahlteiler schickt kohärentes Laserlicht in zwei zueinander senkrechte Messarme. Spiegel reflektieren das Licht mehrfach durch optische Resonatoren.

02

Lichtwege vergleichen

Am Strahlteiler werden die zurückkehrenden Lichtwellen überlagert. Ohne Störung ist ihre Phasenbeziehung so eingestellt, dass kleinste Änderungen auffallen.

03

Gravitationswelle erkennen

Eine durchlaufende Gravitationswelle streckt einen Messarm, während sie den anderen relativ dazu staucht. Das verändert das Interferenzsignal.

04

Signal rekonstruieren

Aus Form, Frequenz und zeitlichem Verlauf werden unter anderem Massen, Rotation, Entfernung und Entwicklung der Quelle abgeleitet.

Referenzzieletwa 3 Hz bis 10 kHzbreites angestrebtes Frequenzfenster; die genaue Empfindlichkeit hängt vom endgültigen Design ab
Empfindlichkeitszielbis etwa 10-mal besserangestrebte Amplitudenempfindlichkeit gegenüber heutigen Detektoren, kein bereits erreichter Betriebswert
Messgrößeh = ΔL / Ldimensionslose relative Längenänderung, Strain genannt
Optik200-kg-SpiegelGrößenordnung der Testmassen im 2020 aktualisierten Referenzdesign

Referenzdesign und aktuelle Alternativen

Das bekannte Dreieck ist nicht mehr die einzige untersuchte Geometrie

Die folgenden Werte beschreiben Entwurfsvarianten. Sie sind keine Maße einer bereits gebauten Anlage.

Historisches ReferenzdesignDreieck, 10 km je Seite

Drei verschachtelte Detektoren

Das Konzept der Designstudie verbindet drei V-förmige Detektoren in einem Dreieck. Jede Ecke hat einen Öffnungswinkel von 60 Grad. Die drei Hauptstrecken ergeben rund 30 Kilometer Tunnel; ältere Unterlagen nennen einschließlich zentraler Bereiche etwa 31 Kilometer.

Xylophon-Konzeptsechs Interferometer

Je ein Nieder- und Hochfrequenzinstrument pro Detektor

Im Dreiecksdesign teilen sich drei Detektoren die Tunnel. Jeder besteht aus einem kalten Niederfrequenz- und einem bei Raumtemperatur betriebenen Hochfrequenzinterferometer. Beide sind für unterschiedliche Rauschquellen optimiert.

Aktuelle Alternativezwei L-Anlagen, 15 km je Arm

Größere Armlänge an zwei Standorten

Diese Variante würde zwei räumlich getrennte L-förmige Detektoren in Europa verwenden. Orientierung und Entfernung beeinflussen Himmelslokalisierung, Polarisationsmessung und Empfindlichkeit.

Entscheidung ausstehendVergleichsbericht im Herbst 2026

Wissenschaft, Bau und Kosten gemeinsam bewerten

Die Einstein Telescope Organisation koordiniert einen standortunabhängigen Vergleich. Er soll die Vor- und Nachteile beider Geometrien darstellen, aber keine Variante vorwegnehmen.

Baseline 202526 bis 27 % weniger Untergrundvolumen

Technik kompakter integriert

Eine internationale Arbeitsgruppe verringerte das geplante Aushubvolumen sowohl für das Dreieck als auch für die Zwei-L-Variante. Diese integrierte Baseline ist ein Zwischenschritt und noch kein endgültiger Bauplan.

Offener PlanungswertTiefe standortabhängig

Keine universelle Zahl für alle Kandidaten

Frühere Studien setzten ungefähr 100 bis 200 Meter Tiefe an; neuere Projekttexte nennen auch etwa 200 bis 300 Meter. Geologie, Topografie, Zugänge und Störquellen bestimmen die tatsächliche Tiefe.

Zwei Instrumente für ein breites Frequenzband

Kälte, Laserleistung und Spiegelmaterial werden getrennt optimiert

ET-LF10 bis 20 Kelvin

Niederfrequenzinterferometer

Das Referenzdesign sieht etwa 200 Kilogramm schwere Siliziumspiegel, ungefähr 45 Zentimeter Durchmesser und rund 18 Kilowatt umlaufende Laserleistung vor. Kryotechnik und niedrige Leistung begrenzen thermisches Rauschen und Strahlungsdruck.

ET-HFRaumtemperatur

Hochfrequenzinterferometer

Für höhere Frequenzen nennt das Referenzdesign Quarzglasoptiken mit ungefähr 60 Zentimetern Durchmesser und 200 Kilogramm Masse. Rund 3 Megawatt umlaufende Laserleistung sollen das Photonen-Schrotrauschen senken.

UltrahochvakuumRund 120 Kilometer Strahlrohre als Planungsgröße

CERN erprobt das Vakuumsystem

Ein Pilotabschnitt mit etwa 36 Metern Rohrlänge und einem Meter Durchmesser dient der Erprobung von Werkstoffen, Schweißnähten, Reinigung und Vakuumtechnik. Ziel ist ein Druck in der Größenordnung von 10−10 Millibar. Die im Projektbericht genannte Gesamtlänge betrifft die Strahlrohre, nicht die Tunnel; die endgültige Infrastruktur hängt von Geometrie und Standort ab.

QuantentechnikGequetschtes Licht

Quantenrauschen gezielt vermindern

Spezielle Lichtzustände verschieben die quantenmechanischen Unsicherheiten so, dass die für die Messung störende Komponente kleiner wird. Optische Verluste begrenzen den erreichbaren Gewinn.

PrototypenETpathfinder und E-TEST

Technik vor dem Bau erproben

Testanlagen untersuchen kryogene Spiegel, Beschichtungen, Aufhängungen, Laser, Sensorik, Regelung und vibrationsarme Kühlung. Ihre Ergebnisse fließen in spätere Designstufen ein.

LebensdauerJahrzehntelanger Betrieb

Aufrüstbare Untergrundanlage

Kavernen, Zugänge und Technikräume müssen Wartung und spätere Instrumentverbesserungen ermöglichen. Der Entwurf hält deshalb gezielt Reservevolumen und Schnittstellen offen.

Das Rauschbudget bestimmt die Empfindlichkeit

Welche Störungen ET unterscheiden und verringern muss

Seismisches Rauschen

Bewegung des Untergrunds

Erdbeben, Meeresbrandung, Verkehr und Maschinen bewegen den Boden. Mehrstufige Aufhängungen und aktive Regelung entkoppeln die Spiegel möglichst weit davon.

Newtonsches Rauschen

Schwankende lokale Schwerkraft

Dichteänderungen in Boden und Luft üben direkt wechselnde Gravitationskräfte auf die Spiegel aus. Abschirmung hilft hier nicht; Sensorfelder und Modelle sollen den Anteil rechnerisch vermindern.

Thermisches Rauschen

Wärmebewegung in Spiegeln und Aufhängungen

Kalte Siliziumoptiken, verlustarme Materialien und optimierte Beschichtungen sollen die mikroskopische Wärmebewegung im Niederfrequenzinstrument verringern.

Quantenrauschen

Photonenzahl und Strahlungsdruck

Bei hohen Frequenzen begrenzt vor allem das Schrotrauschen der Photonen. Bei niedrigen Frequenzen wirkt der schwankende Strahlungsdruck stärker auf die Spiegel.

Technisches Rauschen

Laser, Regelung, Elektronik und Streulicht

Frequenz- und Intensitätsschwankungen, Rückkopplungssysteme, Kabel, Pumpen und gestreutes Licht dürfen das eigentliche Signal nicht überdecken.

Untergrundcharakterisierung

Messung vor der Standortwahl

Bohrungen, seismische Messungen, Grundwasser- und Gesteinsanalysen prüfen, wie ruhig, stabil und baulich geeignet eine Region ist.

Wissenschaftliches Programm

Von kompakten Objekten bis zur frühen kosmischen Geschichte

Schwarze Löcher

Populationen über kosmische Zeit

Viele Verschmelzungen sollen zeigen, wie stellare und möglicherweise mittelschwere Schwarze Löcher entstehen, wachsen und sich in unterschiedlichen Umgebungen entwickeln.

Neutronensterne

Dichte Materie und Kernphysik

Gezeitenverformung, Nachschwingungen und mögliche elektromagnetische Gegenstücke liefern Informationen über Radius, innere Struktur und Zustandsgleichung.

Starke Gravitation

Allgemeine Relativitätstheorie prüfen

Inspiral, Verschmelzung und Ausschwingen lassen sich gemeinsam testen. Abweichungen könnten auf Grenzen der Theorie oder zusätzliche Felder hinweisen.

Kosmologie

Standardsirenen und Expansion

Gravitationswellensignale liefern direkt eine Leuchtkraftentfernung. Zusammen mit Rotverschiebungen können sie die Expansionsgeschichte unabhängig von klassischen Entfernungsleitern prüfen.

Frühes Universum

Stochastischer Gravitationswellenhintergrund

Ein gemeinsamer Hintergrund vieler Quellen oder kosmologischer Prozesse könnte Informationen aus Epochen tragen, die elektromagnetisch nicht direkt sichtbar sind.

Sternkollaps

Dynamik im Inneren einer Supernova

Gravitationswellen aus einem nahen Kernkollaps könnten zusammen mit Neutrinos und Licht den Ablauf der Explosion und die Bildung des kompakten Restobjekts untersuchen.

Beobachtungsnetz und Daten

Ein empfindlicher Detektor gewinnt durch Partner an Aussagekraft

ET allein

Kontinuierliche Signale und Polarisationen

Das Dreiecksdesign könnte mit drei verschachtelten Detektoren mehrere Signalpolarisationen erfassen und eine signalunabhängige Kontrollkombination bilden. Bei der Zwei-L-Variante hängen diese Fähigkeiten stärker von Orientierung und Netzwerk ab.

Cosmic Explorer

Globales Bodennetz

Mehrere weit voneinander entfernte Detektoren verbessern die Himmelsposition, Entfernungsbestimmung und Trennung der Polarisationen. Das ist entscheidend für schnelle Folgebeobachtungen.

LISA

Gemeinsame Quellen in zwei Frequenzbereichen

LISA kann bestimmte kompakte Doppelsysteme Jahre vor ihrer Verschmelzung im Millihertzbereich beobachten. ET würde bei geeigneten Quellen die spätere Endphase am Boden messen. Seit 2026 entwickeln Mitglieder beider Kollaborationen im Synergy-Projekt außerdem gemeinsame Analyseverfahren, unter anderem zur Unterscheidung kosmologischer und astrophysikalischer Beiträge zu einem Gravitationswellenhintergrund. Diese Arbeiten beruhen bislang auf Modellen, nicht auf gemeinsamen Messdaten.

Multimessenger

Licht, Neutrinos und Gravitationswellen

Gemeinsame Beobachtungen verbinden die Dynamik kompakter Objekte mit Strahlung, Teilchen und ihrer astronomischen Umgebung.

Datenstrom

Signale überlagern sich

Die größere Ereignisrate erzeugt viele gleichzeitig im Datenstrom liegende Quellen. Suche, Parameterbestimmung, Alarmierung und Untergrundmodellierung erfordern neue Rechen- und Analyseverfahren.

Dateninfrastruktur

Gemeinsame europäische Architektur

ET-PP entwickelt Anforderungen an Rechenzentren, Speicher, Datenverteilung, Software und langfristige Nutzbarkeit. Endgültige Betriebswerte stehen noch nicht fest.

Aktueller Stand und Entscheidungspfad

Vorbereitung ist nicht gleich Bauentscheidung

ESFRI 2021

Aufnahme in die europäische Forschungsroadmap

Der Eintrag bestätigt die wissenschaftliche und strategische Bedeutung. Er ist weder eine vollständige Finanzierung noch eine Baugenehmigung.

2022 bis November 2026

ET-PP-Vorbereitungsphase

Das EU-Projekt bearbeitet Governance, Rechtsform, Standortvorbereitung, Technik, Industrie, Computing, Nachhaltigkeit und Kommunikation.

Seit 2025

Drei offizielle Standortkandidaten

Untersucht werden die Euregio Maas-Rhein zwischen Belgien, Deutschland und den Niederlanden, Sos Enattos auf Sardinien sowie die Lausitz in Sachsen.

Für 2027 vorgesehen

Standortentscheidung

Regierungen und Förderorganisationen planen einen gemeinsamen Auswahlprozess. Der Termin bleibt ein Planwert und setzt vergleichbare Unterlagen der Kandidaten voraus.

Noch nicht beschlossen

Geometrie, Finanzierung und Bau

Auch nach einer Standortwahl müssen technische Baseline, Kosten, Rechtsform, Finanzierung, Genehmigungen und Bauorganisation verbindlich festgelegt werden.

Aktuelle Perspektive

Beobachtungsbeginn in den frühen 2040er Jahren

Die offizielle Projektübersicht nennt diesen Zeitraum als Ziel. Er ist keine garantierte Inbetriebnahme und hängt von den ausstehenden Entscheidungen ab.

Aachen und die Euregio Maas-Rhein

RWTH Aachen verbindet Detektortechnik, Untergrundforschung und Standortvorbereitung

Deutsche Federführung

RWTH Aachen im nationalen Projektverbund

Die RWTH Aachen gehört gemeinsam mit den Universitäten Münster und Bochum sowie der Technischen Universität Dresden zu den wissenschaftlich federführenden Einrichtungen der deutschen ET-Vorphase.

Detektortechnik

Optik, Aufhängungen und Vakuumsysteme

Aachener Arbeitsgruppen entwickeln und untersuchen Komponenten des Interferometers. Dazu gehören vibrationsarme Aufhängungen, Strahlrohre, Ultrahochvakuumtechnik und Sicherheitsfragen großer Vakuumsysteme.

ET-Plan

Geologie und seismisches Umfeld

RWTH-Gruppen erstellen geologische und geophysikalische Modelle, untersuchen Störungszonen, Gesteinseigenschaften und seismische Rauschquellen und tragen damit zur Bewertung der Euregio Maas-Rhein und der Lausitz bei.

Euregio Maas-Rhein

Standortkandidat im Dreiländereck

Die Region zwischen Aachen, Maastricht und Lüttich ist einer von drei offiziellen Kandidaten. Aachener Forschung beteiligt sich an Bohrungen, Untergrundmodellen, Felsmechanik und Untersuchungen zum Einfluss von Windenergieanlagen.

Juni 2026

Internationales ET-Symposium in Aachen

Die RWTH richtete das 16. Einstein-Telescope-Symposium mit mehr als 500 Teilnehmenden aus. Behandelt wurden Wissenschaft, Detektortechnik, Standortcharakterisierung, Infrastruktur, Computing und Projektorganisation.

Keine Standortentscheidung

Beteiligung ist keine Vorfestlegung

Die starke Rolle Aachens unterstützt Forschung und die Kandidatur der Euregio Maas-Rhein. Sie bedeutet nicht, dass diese Region bereits als Standort ausgewählt wurde.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Die beiden Listen trennen Projektnamen und technische Begriffe voneinander.

Abkürzungen verständlich erklärt
ET
Einstein Telescope, das geplante europäische Gravitationswellen-Observatorium der dritten Generation.
ETO
Einstein Telescope Organisation, die zentrale Organisation für Koordination, Technik und Projektvorbereitung.
ETC
Einstein Telescope Collaboration, die internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit hinter dem Forschungsprogramm.
ET-PP
Einstein Telescope Preparatory Phase, das von 2022 bis November 2026 laufende EU-Vorbereitungsprojekt.
ET-LF
Low Frequency, das kryogene Instrument für den niedrigen Frequenzbereich.
ET-HF
High Frequency, das bei Raumtemperatur betriebene Instrument für den höheren Frequenzbereich.
ESFRI
European Strategy Forum on Research Infrastructures, das europäische Forum für strategische Forschungsinfrastrukturen.
CE
Cosmic Explorer, ein geplantes US-amerikanisches Gravitationswellen-Observatorium der dritten Generation.
LISA
Laser Interferometer Space Antenna, die ESA-Weltraummission für Gravitationswellen im Millihertzbereich.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Gravitationswelle
Sich ausbreitende Änderung der Raumzeitkrümmung, die unter anderem von beschleunigten kompakten Massen erzeugt wird.
Laserinterferometer
Messgerät, das kohärentes Laserlicht auf zwei Wege verteilt und aus ihrer Überlagerung kleinste relative Wegänderungen bestimmt.
Strain
Dimensionslose relative Längenänderung h = ΔL/L, die ein Gravitationswellendetektor misst.
Xylophon-Konzept
Kombination getrennter Nieder- und Hochfrequenzinterferometer, die gemeinsam ein breiteres Frequenzband abdecken.
Kryogen
Bei sehr tiefer Temperatur betrieben. Beim ET-LF sollen ungefähr 10 bis 20 Kelvin thermisches Rauschen verringern.
Newtonsches Rauschen
Auch Newton-Rauschen genannt. Störende direkte Gravitationswirkung zeitlich veränderlicher Massenverteilungen in Boden und Atmosphäre.
Photonen-Schrotrauschen
Quantenbedingte statistische Schwankung der gemessenen Photonenzahl, besonders relevant bei hohen Frequenzen.
Gequetschtes Licht
Deutsche Bezeichnung für squeezed light. Speziell erzeugter Quantenzustand, bei dem die für eine Messung störende Unsicherheit auf Kosten der anderen Komponente verringert wird.
Standardsirene
Gravitationswellenquelle, deren Signalform eine direkte Bestimmung der Leuchtkraftentfernung erlaubt.
Stochastischer Gravitationswellenhintergrund
Überlagerung vieler nicht einzeln aufgelöster Gravitationswellensignale oder eines kosmologischen Signals.

Der Radiohimmel wird vermessen

Das Deep Synoptic Array verbindet viele kleine Antennen zu einer empfindlichen Radiokamera für schnelle Ereignisse und große Himmelsdurchmusterungen.

Deep Synoptic Array verständlich erklärt

Vom spezialisierten FRB-Sucher zum Radio-Survey für den von Nevada aus sichtbaren Himmel

DSA bezeichnet eine Entwicklungsreihe am Caltech. DSA-110 arbeitet am Owens Valley Radio Observatory in Kalifornien und lokalisiert schnelle Radioblitze. Der inzwischen DSA und früher DSA-2000 genannte Nachfolger hat 2026 seine abschließende Entwurfsprüfung bestanden. Der freigegebene Bauentwurf umfasst 1.650 Antennen in Nevada, nicht mehr die namensgebenden 2.000 Schüsseln des älteren Konzepts.

Die vier Kernfragen

01

Was arbeitet bereits?

In BetriebDSA-110

Das Array sucht Radioblitze in Echtzeit und bestimmt ihre Position am Himmel bis auf wenige Bogensekunden.

02

Was wird gebaut?

Finanzierungsfreigabe 20261.650 Antennen in Nevada

Der neue Bauentwurf soll bis 2029 entstehen. Der Wissenschaftsbetrieb ist für die Zeit danach vorgesehen.

03

Warum viele kleine Schüsseln?

InterferometrieGroßes Blickfeld und scharfe Bilder

Die Signale räumlich getrennter Antennen werden rechnerisch zu Messungen eines großen Teleskops kombiniert.

04

Was entsteht?

PlanungszielEine öffentliche Radiokarte mit Zeitachse

Wiederholte Himmelsaufnahmen sollen Quellen, Veränderungen, Polarisation und Spektren gemeinsam erfassen.

Projektstufen

Vorgänger, laufendes Instrument und freigegebener Neubau

ErprobtDSA-10

Technischer Vorläufer

Zehn Antennen zeigten, dass schnelle Radioblitze direkt mit einem kompakten Interferometer entdeckt und präzise lokalisiert werden können.

Laufende ForschungDSA-110

FRB-Lokalisierung in Kalifornien

Das Instrument am Owens Valley Radio Observatory verbindet Echtzeitsuche, Zwischenspeicherung der Rohsignale und interferometrische Positionsbestimmung.

Bestätigtes ErgebnisWirtsgalaxien statt großer Fehlerfelder

Radioblitze werden astrophysikalisch nutzbar

Eine genaue Position erlaubt die Zuordnung zu einer Galaxie. Erst dadurch lassen sich Entfernung, Umgebung und Materieverteilung entlang der Sichtlinie untersuchen.

Aktueller BauentwurfDSA mit 1.650 Schüsseln

Name und Antennenzahl sind nicht identisch

Die aktuelle Projektseite verwendet „DSA, vormals DSA-2000“. Die 2026 freigegebene Konfiguration sieht 1.650 Antennen vor und soll bis 2029 errichtet werden.

DSA-110

Eine Maschine für schnelle Radioblitze

Publizierter Betriebsaufbau 202696 × 4,65 Meter47 Antennen im Ost-West-Arm, 35 im Nord-Süd-Arm und 14 weiter entfernte Antennen. Der ursprüngliche Entwurf mit 110 Antennen umfasste 95 Kern- und 15 Außenantennen.
Empfängerband und Auswertung1.280 bis 1.530 MegahertzDas nominelle Empfängerband entspricht 19,6 bis 23,4 Zentimetern Wellenlänge. Die 2026 publizierte Transientensuche nutzt davon 187,5 Megahertz um 1,4 Gigahertz.
Maximale Basislinie2,6 KilometerDer größte Antennenabstand bestimmt zusammen mit der Wellenlänge die erreichbare Winkelauflösung.
Ursprünglicher Instrumententwurf: Blickfeldetwa 10 QuadratgradDas ist rund 50-mal die scheinbare Fläche des Vollmonds.
Referenzwert: FRB-Lokalisierung± 1,5 BogensekundenEine Bogensekunde ist der 3.600ste Teil eines Grades.
Ursprünglicher Entwurf: Kanalzahl8.192 FrequenzkanäleDas Band wird fein zerlegt, damit Laufzeitverschiebungen im ionisierten Raumplasma erkannt und korrigiert werden können.
Wie ein Radioblitz gefunden und lokalisiert wird
01

Der Himmel läuft durch das Blickfeld

DSA-110 arbeitet überwiegend als Transit- beziehungsweise Driftscan-Instrument. Während sich die Erde dreht, ziehen Himmelsbereiche durch das Empfangsfeld.

02

Ein Rechner sucht kurze, frequenzabhängig verzögerte Pulse

Freie Elektronen im Raum verzögern niedrige Radiofrequenzen stärker als hohe. Dieses Muster heißt Dispersion und hilft, astrophysikalische Pulse von irdischen Störungen zu unterscheiden.

03

Rohspannungen werden gesichert

Bei einem Kandidaten werden kurzzeitig gespeicherte Antennensignale festgehalten. Dadurch kann das Ereignis nachträglich mit der vollen interferometrischen Information ausgewertet werden.

04

Die Basislinien bestimmen die Richtung

Jedes Antennenpaar misst eine andere räumliche Komponente des Signals. Aus den Phasenunterschieden entsteht eine präzise Himmelsposition.

05

Die Wirtsgalaxie liefert den Kontext

Optische und infrarote Nachbeobachtungen identifizieren die Galaxie und ihre Entfernung. Damit wird der Radioblitz zu einer Sonde für Plasma zwischen Quelle und Erde.

Wissenschaft mit Radioblitzen

Was eine genaue Position messbar macht

Ursprung

Welche Objekte erzeugen FRBs?

Wirtsgalaxie, Sternentstehung und lokale Umgebung grenzen die möglichen Quellen ein. Wiederholende und bislang nicht wiederholende Ereignisse müssen dabei getrennt untersucht werden.

Kosmische Materie

Elektronen zwischen den Galaxien

Die Dispersion misst die gesamte Säule freier Elektronen entlang der Sichtlinie. Zusammen mit der Entfernung lässt sich sonst schwer sichtbares ionisiertes Gas untersuchen.

Milchstraße

Gas im galaktischen Halo

Nahe Radioblitze können begrenzen, wie viel ionisierte Materie sich im ausgedehnten Umfeld unserer Galaxie befindet.

Magnetfelder

Faraday-Rotation

Die Drehung der Polarisation hängt von Magnetfeld und Elektronendichte ab. Zusammen mit der Dispersion liefert sie Informationen über magnetisiertes Plasma.

DSA, vormals DSA-2000

Der 2026 freigegebene Referenzentwurf

Antennen1.650 × 6,15 MeterKleine, seriengefertigte Schüsseln ersetzen wenige sehr große Einzelantennen.
Frequenzbereich0,7 bis 2,0 GigahertzBreitbandige Spektren, Polarisation und Wasserstoffmessungen werden gleichzeitig möglich.
Ausdehnungetwa 20 × 16 KilometerDie Anlage ist für eine abgelegene, funkruhige Hochebene in Nevada vorgesehen.
Bildschärfeetwa 3 BogensekundenReferenzwert bei 1,35 Gigahertz für den synthetisierten Strahl.
Empfindlichkeit600 Nanojansky in einer StundePlanungswert für Kontinuumsbeobachtungen, nicht bereits erreichte Leistung.
ZeitplanBau bis 2029Wissenschaftsbetrieb soll nach Fertigstellung und Inbetriebnahme beginnen.
Surveyplanung und erwartete Datenprodukte
Frühere Referenzplanung: 65 Prozent

Fünfjähriger Survey mit mehreren Durchgängen

Die frühere Planung sah 16 Durchgänge vor; die aktuelle Übersicht nennt mehrere Epochen in fünf Jahren. Geplant sind voll polarisierte spektrale Bildwürfel über rund 31.000 Quadratgrad. Das entspricht ungefähr drei Vierteln des gesamten Himmels.

Frühere Referenzplanung: 25 Prozent

Pulsar-Timing für Nanohertz-Gravitationswellen

Regelmäßige Ankunftszeitmessungen an etwa 200 Millisekundenpulsaren sollen die Arbeit von NANOGrav unterstützen.

Frühere Referenzplanung: 10 Prozent

Tägliche Beobachtungen ausgewählter Felder

Dazu gehören besonders die tiefen Felder des Rubin Observatory. Radio- und optische Zeitreihen können dadurch direkt kombiniert werden.

Katalogziel

Mehr als eine Milliarde Radioquellen

Erfasst werden sollen unter anderem aktive Galaxienkerne, Sternentstehungsgebiete und veränderliche Radioquellen. Diese Zahl ist eine Surveyprognose, kein bereits vorhandener Katalog.

Neutraler Wasserstoff

Millionen Galaxien über die 21-Zentimeter-Linie

Geplant sind Messungen von ungefähr fünf Millionen Galaxien bis zu einer Rotverschiebung unter 1 sowie hochaufgelöste Karten der Milchstraße.

Zeitbereich

Zehntausende lokalisierte Radioblitze

Die aktuelle Referenzplanung nennt 100.000 FRB-Lokalisierungen mit weniger als 0,5 Bogensekunden Unsicherheit und 22.000 neue Pulsare. Die frühere FRB-Prognose lag bei 50.000. Es handelt sich um erwartete Surveyerträge.

Echtzeitverarbeitung

Rechnen, kalibrieren und Bilder direkt erzeugen

Empfang

Ungekühlte rauscharme Verstärker

Die Empfänger arbeiten bei Umgebungstemperatur. Das senkt Kosten, Stromverbrauch und Wartungsaufwand für die große Antennenzahl.

Radiokamera

Dichte räumliche Abtastung vereinfacht die Bildgebung

Die vielen Antennen erfassen die räumlichen Frequenzen des Himmels nahezu vollständig. Die geplante Radiokamera soll dadurch die herkömmliche digitale Korrelator-Verarbeitung ersetzen und Bilder unmittelbar erzeugen.

Automatisierung

Kalibrierung und Bildgebung im Datenstrom

Die Verarbeitung soll Störungen markieren, Instrumenteffekte korrigieren und wissenschaftlich nutzbare Bilder erzeugen, ohne sämtliche Rohdaten dauerhaft zu speichern.

Öffentliche Daten

Archiv bei NASA/IPAC IRSA

Geplant sind öffentliche Bild-, Katalog- und Zeitreihenprodukte mit Such-, Visualisierungs- und Analysewerkzeugen. Die Radiobilder sollen ohne exklusive Schutzfrist verfügbar sein.

Radiokamera und Chronoscope: zusätzliche technische Kennzahlen
Aktuelles Referenzdesign2,5 Grad AntennenblickfeldHalbwertsbreite bei 1,35 Gigahertz. Die einzelne Antenne bestimmt das Blickfeld, das gesamte Array die feinere Bildauflösung.
Kombinierter Survey500 Nanojansky pro StrahlAngestrebtes Effektivrauschen der zusammengeführten Kontinuumskarte.
Polarisation605 FrequenzkanäleJe 2,15 Megahertz breite Kanäle sollen die vier Stokes-Parameter und damit Intensität und Polarisation erfassen.
Chronoscope: FRB-Suche6 Millionen SuchrichtungenGeplante Zeitauflösung: 1 Millisekunde; Frequenzauflösung: 134 Kilohertz.
Chronoscope: Pulsarsuche200.000 SuchrichtungenGeplante Zeitauflösung: 0,1 Millisekunden. Zusätzlich sind 4.000 gezielt ausgerichtete Richtungen vorgesehen.
Pulsar-Timing4 steuerbare EmpfangsrichtungenVollständige Polarisation über 1,3 Gigahertz Bandbreite; monatliche Beobachtung von 200 Pulsaren als Planungsziel.

Träger und Beiträge

Caltech, Deutschland und das internationale Forschungsnetz

Leitung

Caltech und OVRO

Das California Institute of Technology entwickelt das Array. Das Owens Valley Radio Observatory betreibt DSA-110 und dient als Entwicklungs- und Teststandort.

Finanzierung

Schmidt Sciences

Nach der abschließenden Entwurfsprüfung wurde 2026 die Finanzierung des Baus freigegeben. Frühere DSA-Stufen wurden unter anderem durch die US National Science Foundation unterstützt.

Standort

Zentral-Nevada

Gesucht wurde eine flache, hoch gelegene und funkruhige Ebene. Umwelt-, Kultur- und Stammesbelange sollen in die endgültige Antennenanordnung einfließen.

Deutschland

Mtex Antenna Technology

Mtex Antenna Technology in Deutschland ist Partner für die abschließende Antennenauslegung und Fertigung. Zwei Prototypantennen dieser Generation stehen bereits am OVRO.

Heidelberg

Fabian Walter am Max-Planck-Institut für Astronomie

Fabian Walter ist DSA-Projektwissenschaftler. Seine Rolle verbindet das Instrument mit der Erforschung von Gas und Sternentstehung in Galaxien.

Angekündigter deutscher Beitrag

DZA-Testarray mit acht Antennen

Nach der Caltech-Mitteilung vom Juni 2026 bereitet das Deutsche Zentrum für Astrophysik den Projektbeitritt vor. Ein achtteiliges Testarray in Ostdeutschland soll identische Komponenten für Technologieerprobung und Softwareentwicklung einsetzen.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Projektbezeichnungen und radioastronomische Begriffe sind getrennt gebündelt.

Abkürzungen verständlich erklärt
DSA
Deep Synoptic Array, eine Reihe von Radiointerferometern für schnelle Ereignisse und Himmelsdurchmusterungen.
FRB
Fast Radio Burst, ein sehr kurzer Radioblitz aus großer astronomischer Entfernung.
OVRO
Owens Valley Radio Observatory, Caltechs Radioobservatorium in Kalifornien.
IRSA
Infrared Science Archive bei NASA/IPAC. Dort soll das öffentliche DSA-Archiv betrieben werden.
NANOGrav
North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves, eine Zusammenarbeit zur Gravitationswellensuche mit Pulsaren.
RFI
Radio Frequency Interference, störende Funkstrahlung aus technischen Quellen.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Basislinie
Verbindung zwischen zwei Antennen. Länge und Richtung jeder Basislinie bestimmen, welche räumlichen Strukturen gemessen werden.
Interferometrie
Verfahren, bei dem Signale mehrerer Antennen phasenrichtig kombiniert werden, um ein hochaufgelöstes Bild zu berechnen.
Dispersion
Frequenzabhängige Laufzeitverzögerung eines Radiopulses durch freie Elektronen im Weltraum.
Faraday-Rotation
Drehung der Polarisation beim Durchgang durch magnetisiertes Plasma.
Jansky
Einheit der spektralen Flussdichte in der Radioastronomie. Ein Jansky entspricht 10−26 Watt pro Quadratmeter und Hertz.
Synthetisierter Strahl
Effektives Auflösungsprofil eines Interferometers. Seine Breite beschreibt, wie fein zwei Quellen getrennt werden können.
21-Zentimeter-Linie
Charakteristische Radioemission neutralen Wasserstoffs bei rund 1,420 Gigahertz.
Spektraler Bildwürfel
Datensatz mit zwei Himmelsrichtungen und einer Frequenzachse. Jede Frequenzschicht enthält ein eigenes Radiobild.

Du hast den Rand des Universums erreicht!

Ein besonderer Tag. Ein Blick ins All.

Feiere deinen Geburtstag mit einer echten Hubble-Aufnahme und entdecke die Geschichte hinter dem Bild.

Hubble Birthday

Welchen Teil des Universums hat Hubble an deinem Kalendertag beobachtet?

Das NASA-Angebot „What Did Hubble See on Your Birthday?“ verbindet Monat und Tag mit ausgewählten Aufnahmen aus Hubbles Beobachtungsarchiv. Die erweiterte Ausgabe bietet fünf Ansichten pro Datum. Ob Geburtstag, Hochzeitstag oder ein anderer Anlass: Hinter jedem Motiv steckt eine echte astronomische Beobachtung.

Dein Datum

Monat und Tag

Das Geburtsjahr wird nicht ausgewählt. Das Aufnahmejahr kann deshalb ein anderes sein.

Deine Auswahl

Fünf Ansichten

Die 2026 erweiterte NASA-Anwendung zeigt mehrere Motive zum gewählten Kalendertag.

Die Grundlage

Reale Beobachtungen

Das Angebot ist ein ausgewählter Zugang zum Archiv, keine Livekamera und keine neue Aufnahme auf Bestellung.

So findest du dein Geburtstagsbild
  1. NASA-Angebot öffnen

    Der deutlich markierte Link am Ende dieses Reiters führt zur offiziellen Anwendung.

  2. Monat und Tag auswählen

    Du kannst deinen Geburtstag oder einen anderen besonderen Kalendertag verwenden.

  3. Die Ansichten vergleichen

    Lies die Objektbezeichnung, das Beobachtungsdatum und die Erklärung zum jeweiligen Bild.

  4. Dein Lieblingsmotiv teilen

    Nutze die angebotenen Teilen-Funktionen. Behalte bei einer Weitergabe die Bildnachweise und die sachliche Bildbeschreibung bei.

Was das Datum aussagt und warum Bilder mehrfach erscheinen

Ein Kalendertag, nicht zwingend dein Geburtsjahr

Die Zuordnung bezieht sich auf Monat und Tag einer Hubble-Beobachtung. Sie bedeutet nicht, dass das Bild in deinem Geburtsjahr oder genau während deiner Geburt entstanden ist.

Beobachtungsdatum und Veröffentlichung sind verschieden

Zwischen der Messung und dem veröffentlichten Farbbild liegen Verarbeitung und wissenschaftliche Auswertung. Das Erscheinungsdatum einer Pressemitteilung ist daher nicht automatisch das Aufnahmedatum.

Mehrere Belichtungen können mehrere Tage umfassen

Schwache Objekte benötigen lange Gesamtbelichtungszeiten. Weil diese auf verschiedene Tage verteilt sein können, ist dasselbe Motiv auch bei benachbarten Kalendertagen möglich.

Das Licht ist oft viel älter als die Aufnahme

Das Datum beschreibt die Messung am Teleskop. Das Licht eines fernen Sterns oder einer Galaxie war zuvor über viele Jahre unterwegs.

Hubble: das Teleskop hinter den Bildern

Start

24. April 1990

Die Raumfähre Discovery brachte Hubble mit der Mission STS-31 ins All. Am folgenden Tag wurde das Teleskop ausgesetzt.

Hauptspiegel

2,4 Meter Durchmesser

Der Spiegel sammelt Licht für Kameras und Spektrografen. Hubble arbeitet in einer niedrigen Erdumlaufbahn oberhalb des größten Teils der Atmosphäre.

Beobachtungsbereich

Ultraviolett bis nahes Infrarot

Hubble erfasst sichtbares Licht und angrenzende Wellenlängen. Der Weltraumstandort vermeidet atmosphärisches Flimmern und ermöglicht Messungen, die vom Boden stark behindert werden.

Missionsarchiv

Mehr als 1,7 Millionen Beobachtungen

Hubble liefert weiterhin wissenschaftliche Daten. Die Beobachtungszahl ist nicht mit der Zahl der veröffentlichten Farbfotos gleichzusetzen.

Wartung

Fünf Shuttle-Serviceflüge

Zwischen 1993 und 2009 wurden Instrumente und technische Systeme erneuert. Die erste Wartungsmission korrigierte die Bildfehler des Hauptspiegels durch zusätzliche Optik.

Wissenschaftliches Archiv

Mehr als eine Bildergalerie

Archiviert werden Messdaten, zugehörige Kalibrationen und Beobachtungsinformationen. Forschende können alte Beobachtungen für neue Fragestellungen erneut auswerten.

Warum Hubble-Bilder so farbenreich sind

Die Kamera misst zunächst Helligkeit

Einzelne Aufnahmen werden durch unterschiedliche Filter gewonnen. Jeder Filter lässt einen bestimmten Wellenlängenbereich passieren; die einzelnen Messbilder enthalten zunächst Graustufen.

Mehrere Filter werden zum Farbbild

Den Einzelbildern werden sichtbare Farben zugeordnet. Ihre Kombination zeigt Strukturen, die in einer einzigen Aufnahme kaum zu unterscheiden wären.

Nicht jede Farbe entspricht dem Seheindruck

Ultraviolett und Infrarot sind für menschliche Augen unsichtbar. In einer Darstellung können diese Messungen in sichtbare Farben übersetzt werden. Auch bestimmte chemische Elemente lassen sich dadurch hervorheben.

Die Bildbeschreibung gehört zum Motiv

Filter, Wellenlängen und Farbzuordnung erklären, was dargestellt ist. Wissenschaftlich verarbeitete Farbbilder sind deshalb nicht mit einer gewöhnlichen Farbfotografie gleichzusetzen.

NASA, Europa und Deutschlands Beitrag

Gemeinsame Mission von NASA und ESA

Die NASA führt die Mission. Die ESA lieferte unter anderem die Faint Object Camera und die ersten beiden Generationen der Solarflügel sowie wissenschaftliche und technische Unterstützung.

Europäische Beobachtungszeit

Die Beteiligung sichert europäischen Astronominnen und Astronomen mindestens 15 Prozent der Beobachtungszeit. Erfolgreiche wissenschaftliche Anträge führten regelmäßig zu höheren Anteilen.

Deutsche Beiträge zu Technik und Archiv

Die Antriebsmechanismen der Solarflügel wurden von Dornier in Deutschland entwickelt. Das frühere europäische Hubble-Koordinierungszentrum ST-ECF in Garching unterstützte die wissenschaftliche Nutzung und Archivarbeit.

Heute international zugängliche Daten

Das Space Telescope Science Institute in Baltimore betreibt die wissenschaftliche Missionsplanung und das MAST-Archiv. Europa bietet zusätzlich Zugang über das Hubble-Wissenschaftsarchiv der ESA.

29 Jahre im Vergleich: Bewegung im Trifidnebel

Ein Sternentstehungsgebiet verändert sich

Zum 36. Hubble-Jubiläum wurde ein Ausschnitt des Trifidnebels erneut beobachtet. Der Vergleich der Aufnahmen von 1997 und 2026 zeigt, wie sich der Materiestrahl Herbig-Haro 399 eines jungen Sterns ausdehnt. So wird Bewegung über einen menschlich überschaubaren Zeitraum messbar.

Messung und Kameratechnik auseinanderhalten

Die ältere Aufnahme stammt von WFPC2, die neuere von WFC3. Bildschärfe, Empfindlichkeit und Farbverarbeitung unterscheiden sich deshalb. Der wissenschaftliche Vergleich berücksichtigt diese Unterschiede, um tatsächliche Bewegungen zu bestimmen.

Offizielles Vergleichsvideo öffnen

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Abkürzungen verständlich erklärt
HST
Hubble Space Telescope, das Hubble-Weltraumteleskop.
NASA / ESA
US-amerikanische Raumfahrtbehörde und Europäische Weltraumorganisation.
UV / IR
Ultraviolette beziehungsweise infrarote Strahlung, jenseits des sichtbaren Lichtbereichs.
STScI / MAST
Space Telescope Science Institute und dessen Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes.
FOC
Faint Object Camera, eine der ursprünglichen Hubble-Kameras der ESA.
ST-ECF
Space Telescope European Coordinating Facility, das frühere gemeinsame Hubble-Zentrum von ESA und ESO in Garching.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Belichtungszeit
Zeitspanne, in der ein Detektor Licht für eine Aufnahme sammelt.
Filter
Optisches Bauteil, das einen ausgewählten Wellenlängenbereich durchlässt.
Kompositbild
Darstellung, die aus mehreren Einzelaufnahmen zusammengesetzt wird.
Spektrograf
Instrument, das Licht nach Wellenlängen aufteilt, um beispielsweise chemische Zusammensetzung und Bewegung zu untersuchen.
Kalibration
Korrektur bekannter Eigenschaften und Fehler des Instruments, damit Messdaten vergleichbar werden.
Lichtjahr
Entfernung, die Licht im Vakuum in einem Jahr zurücklegt: ungefähr 9,46 Billionen Kilometer.

NASA Space Apps Challenge

Ein weltweiter Hackathon für Wissenschaft, Technik und Gestaltung

Die NASA Space Apps Challenge verbindet lokale Veranstaltungen mit gemeinsamen Aufgaben aus Erd- und Weltraumforschung. Menschen mit unterschiedlichen Kenntnissen entwickeln aus offenen Daten Prototypen, Analysen, Karten, Apps, Visualisierungen oder Bildungsangebote. Programmierung ist dabei eine mögliche Kompetenz, nicht die einzige.

14.–15. November 2026

Die Ausgabe 2026 trägt das Motto „The Next Frontier“.

Kostenlose Teilnahme

Alle Erfahrungsstufen sind willkommen. Teilnahme ist vor Ort, bei virtuellen lokalen Events oder beim weltweiten Universal Event möglich.

NASA und 17 Partneragenturen

Für 2026 bestätigt. Die Aufgaben nutzen offene Daten und die Expertise der beteiligten Raumfahrtorganisationen.

Ausgabe 2026: Termine und Teilnahme

Die 15. jährliche Ausgabe findet an zwei Tagen statt. Die folgenden Termine sind veröffentlichte Planungsangaben; Ergebnisse und endgültige Teilnahmezahlen liegen noch nicht vor.

  1. 26. August 2026

    Anmeldung geöffnet.

  2. 17. September 2026

    Kurzbeschreibungen der Aufgaben und Beginn der Teambildung angekündigt.

  3. 28. Oktober 2026

    Vollständige Aufgabenstellungen angekündigt.

  4. 13. November 2026

    Global Offers sowie Leitfäden zur Projekteingabe und Bewertung angekündigt.

  5. 14.–15. November 2026

    Hackathon; maßgeblich ist der Zeitplan des gewählten Events.

  6. Dezember 2026 / Januar 2027

    Nominierte, Finalisten und besondere Erwähnungen für Dezember angekündigt; globale Sieger für Januar.

Ein Konto und die Registrierung für das gewählte Event sind erforderlich. Teams bestehen aus einer bis sechs Personen desselben Events und bearbeiten eine Aufgabe. Die eigentliche Projektarbeit beginnt erst während des Hackathons. Für Minderjährige gelten besondere Registrierungs-, Begleitungs- und Einreichungsregeln der Veranstalter.

Von der Aufgabe zum überprüfbaren Prototyp

Eine konkrete Frage wählen

Die Aufgaben können Erdbeobachtung, Klima, Planeten, Sonne, Missionen oder die Weltraumumgebung betreffen. Teams verbinden fachliche Recherche, Gestaltung, Software, Erklärstücke und Datenanalyse entsprechend der jeweiligen Aufgabe.

Daten nachvollziehbar verwenden

Datensätze und Programmierschnittstellen liefern Messwerte, aber noch keine Erklärung. Herkunft, Einheiten, Messzeit, räumliche Auflösung, Datenlücken und Unsicherheiten bestimmen, welche Schlüsse zulässig sind.

Ergebnis und Grenzen dokumentieren

Ein Prototyp zeigt einen Lösungsansatz. Er ist noch kein geprüftes Forschungsinstrument oder einsatzfertiges Raumfahrtsystem. Aussagekräftig sind reproduzierbare Arbeitsschritte, Datenbelege, eine verständliche Darstellung und ausdrücklich benannte Grenzen.

Einreichen und bewerten lassen

Lokale und Universal-Event-Jurys nominieren Projekte für die globale Bewertung. Fachleute wählen Finalisten und besondere Erwähnungen; anschließend werden die globalen Gewinner bestimmt. Die Leitfäden der jeweiligen Ausgabe regeln die Details.

Bestätigter Rückblick: 4.–5. Oktober 2025

Diese Zahlen gehören ausschließlich zur abgeschlossenen Ausgabe 2025. Registrierungen, Teams, eingereichte Projekte und Reichweiten messen unterschiedliche Dinge.

114.094 Registrierte

Personen, die sich für die Ausgabe 2025 angemeldet hatten.

18.860 Teams

Gebildete Teams; nicht alle reichten ein Projekt ein.

11.511 Projekte

Beiträge, die zur Bewertung eingereicht wurden.

551 lokale Veranstaltungen

Von Local Leads organisierte Veranstaltungen vor Ort oder online.

167 Länder und Territorien

Herkunftsregionen der registrierten Teilnehmenden.

18 Challenges

Global bereitgestellte Aufgabenstellungen.

14 Partner-Raumfahrtagenturen

Internationale Partner zusätzlich zur NASA.

124 Fachleute

Unterstützung bei Aufgabenstellungen, Daten und fachlichen Fragen.

78 Navigators

Erfahrene Begleitpersonen für die Teams.

11 Global Offers

Kostenlose zusätzliche Werkzeuge und Ressourcen.

19 Amplification Collaborators

Organisationen, die Space Apps in ihren Netzwerken bekannt machten.

8.025 Universal-Event-Anmeldungen

Registrierungen für die zentrale virtuelle Veranstaltung, keine Gesamtzahl aller Event-Anmeldungen.

617 Millionen Social-Media-Reichweite

Vom Veranstalter ausgewiesene Reichweite von Erwähnungen. Keine Zahl aktiver Teilnehmender und kein Nachweis entsprechend vieler verschiedener Personen.

Die fünf anmeldestärksten Länder

Indien, Ägypten, Brasilien, Türkei und USA. Rangfolge nach registrierten Personen.

Die 14 Partneragenturen 2025

Bahrain Space Agency; Brazilian Space Agency; Canadian Space Agency; European Space Agency; Indian Space Research Organisation; Italian Space Agency; Japan Aerospace Exploration Agency; Mohammed Bin Rashid Space Centre; National Space Activities Commission of Argentina; Paraguayan Space Agency; South African National Space Agency; Spanish Space Agency; Turkish Space Agency; UK Space Agency.

Registrierungen von 2012 bis 2025

Die jährlichen Registrierungszahlen zeigen das Wachstum, aber auch Rückgänge einzelner Ausgaben. Eine Registrierung ist kein Nachweis für eine abgegebene Arbeit. Wiederholte Teilnahme in verschiedenen Jahren wird jeweils erneut gezählt.

20122.004
20139.147
20148.196
201513.700
201615.409
201725.140
201817.924
201929.253
202026.155
202128.286
202231.561
202357.999
202493.520
2025114.094

Sonderformat 2020

26.155 Registrierungen beim jährlichen Hackathon und 15.304 beim zusätzlichen COVID-19 Space Apps Hackathon ergeben zusammen 41.459 Registrierungen.

Sonderformat 2021

28.286 Registrierungen beim jährlichen Hackathon und 4.342 beim EO Dashboard Hackathon ergeben zusammen 32.628 Registrierungen.

Deutschland und Europa: Beteiligung und ein Berliner Preisträger

SpaceGenes+ aus dem Berliner Event

2025 erhielt das Projekt „SpaceGenes+“ den globalen Preis „Best Use of Science“. Es bearbeitete die Aufgabe „Build a Space Biology Knowledge Engine“. Die Standortzuordnung Berlin bezieht sich auf das Event, nicht automatisch auf die Staatsangehörigkeit aller Teammitglieder.

Raumbiologie verständlich erschließen

Das Projekt behandelte das Zusammenwirken von Strahlung und Mikrogravitation bei biologischen Reaktionen. Datenvisualisierung und Wissensaufbereitung machten komplexe Zusammenhänge zugänglicher. Der Wettbewerbspreis würdigt das Projekt; er ersetzt keine wissenschaftliche Validierung seiner Aussagen.

Europäische Partner 2026

Die ESA sowie die Raumfahrtagenturen Italiens, Spaniens und des Vereinigten Königreichs gehören zu den 17 bestätigten Partneragenturen. Sie tragen Daten und Fachwissen bei. Das DLR ist in dieser Partnerliste nicht aufgeführt.

Mitmachen aus Deutschland

Ein deutscher Standort ist keine Voraussetzung: Auch das Universal Event ermöglicht die Teilnahme. Hochschulen, Schulen, Sternwarten, Bibliotheken, Maker-Spaces und Datencommunities können Recherche, Programmierung, Gestaltung und Wissenschaftskommunikation zusammenbringen. Aktuelle lokale Angebote stehen im offiziellen Veranstaltungsverzeichnis.

Was ausgezeichnet wird: zehn globale Preiskategorien

Die abgeschlossene Ausgabe 2025 unterscheidet zehn Kategorien. Bewertet werden damit unterschiedliche Stärken eines Projekts, nicht allein seine technische Komplexität.

Best Use of Science
Überzeugende Anwendung von Wissenschaft und wissenschaftlicher Methode.
Best Use of Data
Besonders nützliche Erschließung oder Anwendung von Raumfahrtdaten.
Best Use of Technology
Innovativer Einsatz von Technik.
Galactic Impact
Potenzial für positive Wirkung auf der Erde oder im Weltraum.
Best Mission Concept
Plausibles Missionskonzept und Design.
Most Inspirational
Ein besonders inspirierender Beitrag.
Best Use of Storytelling
Kreative Vermittlung des Potenzials offener Daten.
Global Connection
Verbindung von Menschen durch Technologie.
Art & Technology
Verknüpfung gestalterischer und technischer Fähigkeiten.
Local Impact
Potenzial für einen konkreten Nutzen vor Ort.
Lokale Gastgeber und Unterstützung für Teams

Ein Event organisieren

Local Leads planen Räume oder digitale Infrastruktur, Betreuung, Ansprache, Finanzierung und lokale Kooperationen. Sie gewinnen Unterstützung und Jurymitglieder und organisieren die lokale Vorauswahl. Hochschulen und wissenschaftliche Communities können geeignete Partner sein.

Gastgeber der Ausgabe 2026

Das offizielle Local-Lead-Bewerbungsformular für 2026 ist geschlossen. Die jeweils veröffentlichten Bewerbungsfristen gelten nur für die zugehörige Ausgabe.

Fachliche Begleitung

Subject Matter Experts formulieren Aufgaben und beantworten Fachfragen. Navigators unterstützen mit Erfahrung aus Space Apps oder mit NASA-Daten. Lokale Organisationsteams koordinieren die Durchführung; die globale Organisation begleitet das Netzwerk.

Offene Zusammenarbeit

Global Collaborators stellen kostenlose Angebote bereit; Amplification Collaborators verbreiten Informationen. Teilnehmende können Fähigkeiten und Kontakte aufbauen. Die Teilnahme ist jedoch weder eine Beschäftigung bei NASA noch eine Zusage für Förderung oder einen Auftrag.

Zum Nachschlagen

Abkürzungen und Fachbegriffe

Abkürzungen verständlich erklärt
NASA
National Aeronautics and Space Administration, die US-amerikanische Raumfahrtbehörde.
ESA
European Space Agency, die Europäische Weltraumorganisation.
DLR
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
API
Application Programming Interface, eine Programmierschnittstelle zum Austausch von Daten oder Funktionen.
EO
Earth Observation, Erdbeobachtung.
SME
Subject Matter Expert, eine fachliche Ansprechperson.
GO Team
Global Organizing Team, das globale Organisationsteam.
Fachbegriffe verständlich erklärt
Hackathon
Zeitlich begrenzte gemeinsame Entwicklung von Lösungsansätzen und Prototypen.
Challenge
Eine konkrete Aufgabenstellung, zu der ein Team seinen Beitrag entwickelt.
Open Data
Offen zugängliche Daten. Nutzungsbedingungen, Herkunft und erforderliche Quellenangaben bleiben zu beachten.
Prototyp
Früher Entwurf, der Funktionen oder eine Idee demonstriert und weiter geprüft werden muss.
Local Event / Local Lead
Eine lokale Veranstaltung vor Ort oder online und ihre verantwortliche Organisation.
Universal Event
Zentrale virtuelle Teilnahmeoption, unter anderem ohne passenden lokalen Standort.
Global Offers
Optionale kostenlose Werkzeuge und Ressourcen von Unterstützern.
Navigators
Erfahrene Begleitpersonen, die Teams beim Hackathon unterstützen.
Amplification Collaborators
Organisationen, die Informationen über Space Apps in ihren Communities verbreiten.
Global Nominees / Finalists / Winners
Für die globale Bewertung nominierte Projekte, Finalisten und schließlich ausgezeichnete Gewinner.
Registrierungen und eingereichte Projekte
Anmeldungen von Personen und tatsächlich abgegebene Teamarbeiten sind verschiedene Kennzahlen.
Social-Media-Reichweite
Ausgewiesene Reichweite von Beiträgen oder Erwähnungen; nicht gleichbedeutend mit aktiver Teilnahme.

Unabhängige deutschsprachige Informationsseite, ohne offizielle Verbindung zu NASA oder NASA Space Apps. Verbindliche Teilnahmebedingungen und Termine veröffentlicht der Veranstalter.

Belege für Zukunftsfragen

Forschung nachvollziehen: von der Projektbeschreibung über technische Entwürfe bis zur wissenschaftlichen Veröffentlichung.

Nachlesen und überprüfen

Quellen nach Projekten geordnet

Projektseiten, Forschungsorganisationen und wissenschaftliche Veröffentlichungen belegen die Inhalte der einzelnen Reiter. Technische Entwürfe und ältere Studien dokumentieren ihren jeweiligen Stand; sie sind nicht automatisch Beschreibungen eines bereits realisierten Aufbaus.

148 Belege · 13 Themenbereiche

MADMAX11 Quellen · Axionsuche, Prototypen, Magnet- und Kryotechnik.
CERN & LHC20 Quellen · Beschleuniger, Detektoren, Recheninfrastruktur und Ausbau.
FCC10 Quellen · Machbarkeitsstudie, technische Entwürfe und Projektplanung.
Einstein-Teleskop17 Quellen · Messkonzept, Standortuntersuchungen und europäische Zusammenarbeit.
LISA1 Verbindung nicht verifiziert10 Quellen · Mission, Nutzlast, Messverfahren und internationale Beiträge.
Roman & Euclid14 Quellen · Teleskope, Datenfreigaben, Bildveröffentlichungen und europäische Beiträge.
Rubin Observatory9 Quellen · Survey, Kamera, Datenprodukte und wissenschaftlicher Zugang.
DSA11 Quellen · Radioteleskope, technische Entwicklung und Forschungsarbeiten.
Hubble Birthday10 Quellen · Geburtstagsbilder, Hubble-Technik und europäische Missionsbeiträge.
NASA Space Apps13 Quellen · Ausgaben, Kennzahlen, Teilnahme, Partner und ausgezeichnete Projekte.
Offene Daten und Mediennutzung5 Quellen · Übergreifende Datenzugänge und Hinweise zur Verwendung von Bildmaterial.
Sternfreunde13 Quellen · Verein, Fachgruppen, Journal und astronomische Netzwerke.
Astropeiler Stockert5 Quellen · Instrumente, Geschichte, Forschung und Besucherangebote.

Persönlicher Ausgangspunkt

„Ich wollte nur einen Magnetar verstehen und landete irgendwo zwischen Teilchenphysik, Vorträgen und kosmischer Neugier.“
Kindheit und erste Bücher

Baujahr 1980.

Keine Institutsadresse, keine Dienst-E-Mail, keine akademische Laufbahn im klassischen Sinne. Dafür eine hartnäckige Neigung, an Begriffen hängen zu bleiben, die andere Menschen einfach wieder vergessen.

Angefangen hat alles in der vierten Klasse mit 11 Jahren. Ich schnappte irgendwo das Wort „Lichtgeschwindigkeit“ auf. Andere Kinder hätten vielleicht gefragt: „Wie schnell ist das?“ Ich offenbar dachte: „Gut, dann muss ich jetzt wohl das Universum verstehen.“

Also griff ich zu dem Buch meines Vaters, das er zu seiner Jugendweihe bekommen hatte: „Weltall Erde Mensch“, Ausgabe 1959.

Damals wusste ich noch nicht, dass Bücher manchmal Türen sind, durch die man nicht einfach wieder zurückgeht. Ich las mich hinein und blieb hängen. Besonders fasziniert haben mich damals Sonnenflecken.

Rückblickend war das wahrscheinlich der erste Warnhinweis: Ein Kind, das Sonnenflecken spannend findet, wird später vermutlich nicht einfach „normal googeln“, sondern irgendwann mit Fragen zu Magnetaren, Quantengravitation und Teilchenphysik vor echten Wissenschaftlern stehen.

Das Internet gab es damals für mich noch nicht. Also tat ich, was man vor dem digitalen Zeitalter tat, wenn man gefährlich neugierig war: Ich ging in die Bibliothek.

Bis zu meinem 16. Lebensjahr verschlang ich alles über Astronomie, was die Regale hergaben.

Irgendwann landete ich bei „Eine kurze Geschichte der Zeit“.

Damals wusste ich noch nicht einmal, dass der Autor, Stephen Hawking, eine ziemlich bekannte Person war. Für mich war es einfach nur noch ein Buch über Raum, Zeit und Dinge, die man besser nicht kurz vor dem Schlafengehen liest, wenn man am nächsten Tag funktionieren möchte.

Der Funke kehrt zurück

Dann wurde es eine Weile ruhiger.

Bis Prof. Dr. Robert Harlander 2012 im Deutschen Röntgen-Museum in Remscheid-Lennep im Rahmen der Sonderausstellung „Weltmaschine“ auftauchte.

Das klang harmlos: Museum. Ausstellung. Vortrag. Kulturprogramm.

In Wirklichkeit war es natürlich eine sorgfältig getarnte Teilchenphysik-Falle.

Die Sonderausstellung wurde in Kooperation mit der Bergischen Universität Wuppertal gezeigt und drehte sich um den Large Hadron Collider am CERN, diesen 27 Kilometer langen, etwa 100 Meter tief liegenden Ring, in dem die Menschheit sehr kleine Dinge mit sehr großer Entschlossenheit aufeinander schießt, um herauszufinden, warum überhaupt irgendetwas Masse hat.

Am 6. September 2012 hielt Prof. Dr. Robert Harlander dort den Vortrag:

„Wie viel wiegt ein Punkt? Über die Natur der Masse“

Allein dieser Titel hätte als Warnschild reichen müssen. Denn normale Menschen hören „Punkt“ und denken an Satzzeichen. Teilchenphysiker hören „Punkt“ und öffnen eine Tür in Richtung Higgs-Feld, fundamentale Teilchen und die Frage, warum Materie nicht einfach beleidigt masselos durchs Universum rauscht.

Der Vortrag fasste allgemeinverständlich zusammen, was man über die Natur der Masse wusste; außerdem ging es um die damalige Frage, ob das neu gefundene Teilchen am CERN tatsächlich das lang gesuchte Higgs-Boson sein könnte.

Da flackerte das alte Interesse wieder auf. Noch kontrolliert. Noch überschaubar. Noch ohne akute Reisegefahr.

Rückblickend war das natürlich naiv.

Nachweis: Vortragsankündigung zur „Weltmaschine“

Der Magnetar-Moment

Der eigentliche Rückfall kam am 3. November 2020.

Ich las einen Artikel mit dem Titel „Gammablitz testet Quantengravitation“.

Nebenbei fiel dort für mich das entscheidende Wort: Neutronensterne. Ich begann weiterzusuchen und landete schließlich bei Magnetaren. Und das war es dann. Andere Menschen lesen ein neues Wort und denken: „Interessant.“ Ich las „Magnetar“ und dachte offenbar: „Dann muss ich mich jetzt wohl bis zu den kleinsten Teilchen der Materie durcharbeiten.“

Denn um einen Magnetar zu verstehen, so mein Gedanke, reicht es nicht, nur ehrfürchtig „boah“ zu sagen.

Man muss verstehen, was Materie unter extremen Bedingungen macht. Was Felder, Teilchen, Gravitation und Raumzeit tun, wenn sie schlechte Laune haben.

So kam ich zur Teilchenphysik. Nicht über einen Studienplan oder ein Institut, sondern über einen kosmischen Wutanfall namens Magnetar.

Seitdem interessiert mich im Grunde alles, was komplex ist: Sterne, Teilchen, Felder, Systeme, künstliche Intelligenz, Denkmodelle und Grenzbereiche. Also Strukturen, die erst harmlos aussehen und dann plötzlich einen Keller voller Mathematik haben.

Vom Lesen zum Nachforschen

Und dann kam die Phase, in der ich alles verschlang, was irgendwie nach Wissenschaft roch.

YouTube-Vorträge, Spektrum der Wissenschaft, Bild der Wissenschaft, Sterne und Weltraum, P.M., GEO und Space. Vermutlich auch jede seriös aussehende PDF-Datei, die nicht schnell genug weglief.

Es war kein Lesen mehr. Es war eine private Durchsuchung des populärwissenschaftlichen Ökosystems.

Sterne und Weltraum passte dabei natürlich besonders gut in diese Neugier-Spur: Das Magazin existiert seit 1962 und widmet sich astronomischen und raumfahrtbezogenen Themen; Spektrum führt außerdem ein Archiv der Ausgaben seit 1962.

Bild der Wissenschaft liefert Nachrichten, Videos und Hintergrundberichte aus Wissenschaft und Forschung, darunter Astronomie, Physik, Raumfahrt und Mathematik.

Und irgendwo zwischen Spektrum-Artikeln, Magazinheften, Vorträgen und Videos entstand dieser gefährliche Zustand, bei dem man nicht mehr sagt: „Interessantes Thema“, sondern: „Moment. Wenn das stimmt, muss ich die Ebene darunter auch verstehen.“

Und genau da beginnt das Problem.

Denn unter jeder Ebene lag noch eine: Unter Astronomie lag Physik, unter Physik Teilchenphysik, unter Teilchenphysik Felder und unter Feldern Gleichungen.

...leider ist dieser Teil mit den Gleichungen und der Mathematik immer noch der Teil, an dem ich regelmäßig scheitere.

Deshalb auch hier kurz ein ganz großes Dankeschön an all die Referenten, die nach den Vorträgen und teilweise sogar per persönlicher E-Mail oder mit handschriftlichen Notizen geduldig versucht haben, mir Mathematik und Gleichungen näherzubringen!

Nachweise: „Gammablitz testet Quantengravitation“ · Archiv von Sterne und Weltraum

Vorträge und Begegnungen

Mein Mann sagte irgendwann den verhängnisvollen Satz:

„In NRW können wir ja jeden Vortrag besuchen.“

Er konnte nicht ahnen, was er damit angerichtet hatte.

Der nächste größere Eskalationspunkt war Aachen:

„10 Jahre Higgs! CERN, RWTH und der Ursprung der Masse“

Am 4. Juli 2022 erinnerte die RWTH Aachen an zehn Jahre Higgs-Entdeckung. Genau zehn Jahre zuvor, am 4. Juli 2012, war am CERN die Entdeckung des Higgs-Teilchens bekanntgegeben worden, nach einer fast 50-jährigen Suche. Die RWTH veranstaltete dazu eine Ausstellung mit Vorträgen und Diskussion. Um 19 Uhr begann der Abend im Foyer des Hörsaalzentrums C.A.R.L., ab 20 Uhr folgten Vorträge im Hörsaal H02. Genannt waren als Vortragende Prof. Robert Harlander, Prof. Lutz Feld und Prof. Johannes Erdmann; moderiert wurde die Diskussion von Prof. Thomas Hebbeker. Prof. Alexander Schmidt war für die Organisation verantwortlich.

Für mich war das mein erster Besuch an einer Universität in diesem Format.

Großer Hörsaal.

Echte Physik.

Echte Professoren.

Echte Formeln.

Und ich innerlich ungefähr:

„Bitte alle ruhig bleiben. Also vor allem ich.“

Es war überfordernd.

Staunend.

Aufregend.

Ein inneres Spektrum zwischen:

„Ich gehöre hier nicht hin?“

und:

„Doch. Genau hier muss ich sitzen.“

So ein großer Lesesaal wirkt auf eine fachfremde, aber leider aufmerksame Person nämlich nicht wie ein Raum.

Er wirkt wie eine akustisch optimierte Falle für Neugier.

Vorne wird über den Ursprung der Masse gesprochen, hinten versucht das eigene Gehirn, gleichzeitig ehrfürchtig, analytisch, unsichtbar und nicht kollabierend zu bleiben.

Kurz gesagt:

Ich betrat eine Universität als Besucherin.

Ich verließ sie als Person mit erhöhter Vortragsreichweite.

Aachen. Köln. Bonn. Düsseldorf. Dortmund. Duisburg. Recklinghausen. Jülich. Effelsberg.

Wahrscheinlich habe ich noch Orte vergessen.

Es begann als:

„Wir fahren mal zu einem Vortrag.“

Und entwickelte sich langsam zu einer wissenschaftlichen Wanderbewegung mit Navigationsgerät.

Und natürlich bleibt es nicht bei NRW.

Hamburg

Interessant.

München

Auf dem Radar.

Heidelberg

Selbstverständlich.

CERN

Hat einen Besucherbereich.

Australien und Afrika

Dort entsteht das SKAO.

Und wenn man schon einmal so weit denkt:

Warum eigentlich auf der Erde bleiben?

Vielleicht baut uns irgendwann ein Raketenhersteller eine kleine Besucherkapsel.

Dann sitzen wir live vor Ort bei einem Magnetar, mit Sonnenbrille, Sicherheitsabstand und einer Tüte Popcorn.

Wissenschaftlich wäre das vermutlich schwierig. Aber als Bild sehr schön.

Nachweis: Veranstaltungsankündigung „10 Jahre Higgs“

Wo ich heute stehe

Ich bin keine klassische Wissenschaftlerin.

Ich bin eine unabhängige Beobachterin mit Bibliotheksvergangenheit, Magnetar-Schaden und einer ausgeprägten Schwäche für komplexe Systeme.

Ich stelle Fragen. Manchmal einfache. Manchmal unbequeme. Manchmal solche, bei denen der Raum kurz still wird.

Und genau da wird es interessant.

„Die Schönheit des Universums liegt nicht nur in den Antworten, sondern in der unendlichen Tiefe seiner Fragen.“
Schwerpunkt 2025 Jülich / JUPITER Tag der Neugier, private Fotos und Simulationsrekord

System und Simulation im Überblick

Vom bisherigen Weltrekord zur neuen Größenordnung

Bisheriger Weltrekord48 Qubits
Neuer Rekord50 Qubits
01 System Europas erstes Exascale-System

Hochleistungsrechnen in einer neuen Größenordnung.

02 Fläche Mehr als 2.300 Quadratmeter

Platz für Rechentechnik und Infrastruktur.

03 Aufbau Rund 50 Containermodule

Modular am Forschungszentrum Jülich aufgebaut.

04 Rekordgeschichte 2019

Rekordjahr des K Computers.

05 Vergleich 30 Qubits

Noch auf einem Notebook simulierbar.

06 Arbeitsspeicher 2 Petabyte

Das entspricht etwa 2 Millionen Gigabyte.

07 Rechenschritt Mehr als 2 Billiarden

Komplexe Zahlenwerte, eine Zwei mit 15 Nullen.

08 Byte-Encoding Faktor 8

Weniger Speicherbedarf durch Byte-Encoding.

09 Rechenleistung Mehr als 16.000

Superchips arbeiten im System.

10 Architektur CPU und GPU

Eng gekoppelt im NVIDIA GH200 Superchip.

11 Simulationssoftware JUQCS-50

Bildet universelle Quantencomputer realitätsnah nach.

12 Zugang JUNIQ

Soll die Emulation auch extern nutzbar machen.

Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.

JUPITER beim Tag der Neugier 2025

Jülich, 7. September 2025 · Urkunden, Infrastruktur und Technik auf dem Campus des Forschungszentrums.

Rekord und Auszeichnung

Rechenzentrum und Kühlung

Partner und Infrastruktur

Meldungen und Hintergrund

  1. Forschungszentrum Jülich: Rekord der Quantensimulation
  2. Forschungszentrum Jülich: Rückblick Tag der Neugier 2025
  3. Forschungszentrum Jülich: JUPITER offiziell eingeweiht
  4. Forschungszentrum Jülich: JUPITER erreicht 1 ExaFLOP/s

Beim Tag der Neugier wurde aus abstrakter Rechenleistung erstmals ein sichtbarer Ort.

20251 Foto
Privates Foto am Campusplan der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf am 26. April 2025
Düsseldorf, 26. April 2025 Aufgenommen bei der Tagung „Das Atom“ an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Vorträge und Gespräche führten an diesem Tag von Quantenphysik bis zu den Grundbausteinen der Materie. Für meinen Weg war das eine passende Ergänzung zur Astrophysik.
20241 Foto
Privates Foto am Radioteleskop Effelsberg am 31. August 2024
Effelsberg, 31. August 2024 Ein Besuch am 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg, einem der größten vollbeweglichen Radioteleskope der Welt. Erst vor Ort wird deutlich, wie groß die Technik hinter radioastronomischen Beobachtungen tatsächlich ist. Solche Besuche machen abstrakte Forschung wesentlich greifbarer.
20233 Fotos

Effelsberg, 9. September 2023

Tag der Offenen Tür am 100-Meter-Radioteleskop

Privates Foto mit Blick aus dem Kontrollzentrum auf das 100-m-Radioteleskop Effelsberg am Tag der Offenen Tür 2023
Kontrollzentrum Der Blick durch die Fenster verbindet die Anzeigen im Steuerraum unmittelbar mit der gewaltigen Anlage draußen.
Privates Foto des 100-m-Radioteleskops Effelsberg mit Menschen auf einer Plattform als Größenvergleich
Größenvergleich Die Menschen auf der Plattform zeigen besser als jede Zahl, welche Dimensionen das Teleskop besitzt.
MPIfR-Veranstaltungsseite öffnen
Privates Foto vor dem Universe-on-Tour-Truck in Dortmund am 16. August 2023
Dortmund, 16. August 2023 Besuch bei „Universe on Tour“ im Dortmunder Park der Partnerstädte. Im Planetariumszelt ging es unter anderem um Sternentstehung und Magnetfelder außerhalb von Galaxien. Das mobile Format brachte aktuelle Astronomie mitten in die Stadt. Dortmund-Veranstaltungsseite öffnen
20221 Foto
Privates Foto vom Tag der Neugier am Forschungszentrum Jülich am 21. August 2022
Jülich, 21. August 2022 Beim Tag der Neugier öffnete das Forschungszentrum Jülich seinen Campus für die Öffentlichkeit. Zu sehen waren unter anderem Themen aus Quantencomputing, Supercomputing, Energie und Klimaforschung. Der Besuch war einer der ersten direkten Einblicke in die Vielfalt dieses Forschungsstandorts. JARA-Veranstaltungsseite öffnen
Frühere Besuche4 Fotos · genaues Datum nicht mehr bekannt
Privates Foto am Wegweiser zur Sternwarte Recklinghausen ohne genaues Datum
Recklinghausen, ohne Datum Der Wegweiser zur Westfälischen Volkssternwarte und zum Planetarium Recklinghausen. Ein unscheinbares Motiv, aber ein passender Beginn für einen Besuch, bei dem öffentliche Astronomie im Mittelpunkt stand.
Privates Foto vor der Sternwarte Recklinghausen ohne genaues Datum
Recklinghausen, ohne Datum Vor der Westfälischen Volkssternwarte und dem Planetarium Recklinghausen. Der Ort verbindet Beobachtung, Vorträge und verständliche Vermittlung. Genau solche Einrichtungen machen Astronomie auch ohne wissenschaftlichen Hintergrund zugänglich.
Privates Foto vor der Volkssternwarte Bonn ohne genaues Datum
Bonn, ohne Datum Vor der Volkssternwarte Bonn, die regelmäßig Beobachtungen und Vorträge für die Öffentlichkeit anbietet. Solche kleineren Sternwarten schaffen einen direkten Zugang zum Himmel und zu den Menschen, die ihn erforschen.
Privates Foto am Schild von Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Argelander-Institut für Astronomie in Bonn ohne genaues Datum
Bonn, ohne Datum Am gemeinsamen Standort des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie und des Argelander-Instituts für Astronomie. Hier treffen Radioastronomie, Galaxienforschung und viele weitere Bereiche aufeinander. Für meine Beschäftigung mit Magnetfeldern und extremen Objekten ist Bonn deshalb ein besonders passender Ort.
„Big things have small beginnings.“

Großes beginnt im Kleinen.

Lawrence of Arabia (1962), später zitiert in Prometheus (2012)

Offene Richtungen

Was als Nächstes kommen könnte

Keine Themenliste zum Abhaken, sondern acht Richtungen, die genügend Tiefe für eine genauere Beschäftigung besitzen.

Nächtliche Landschaft mit einer kleinen Sternwarte und mehreren Wegen, die sich zu verschiedenen Horizonten verzweigen
Ein visueller Ausblick auf mögliche nächste Richtungen: nicht als fester Plan, sondern als offener Denkraum. Künstlerische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.
Warum ich mich noch nicht festlege

Ich weiß noch nicht, was als Nächstes kommt. Das klingt unentschlossen, ist es aber nicht. Es ist eher eine Vorsichtsmaßnahme.

Denn wenn ich in den letzten Jahren etwas gelernt habe, dann Folgendes: Man sollte sich nicht zu früh auf ein Thema festlegen, nur weil es gerade ordentlich in eine Überschrift passt.

Das Universum hält sich nämlich selten an Überschriften. Und mein Kopf offenbar auch nicht.

Planetarische Nebel

Planetarische Nebel könnten ein nächstes Thema werden. Natürlich könnten sie das. Sie sehen erst einmal harmlos aus: bunt, leuchtend, fast dekorativ.

Dann schaut man genauer hin und landet bei Sternentwicklung, abgestoßenen Hüllen, Zentralsternen, Ionisation, unterschiedlichen Formen, Doppelsternsystemen und bei einigen Objekten sogar bei gebündelten Ausströmungen.

Kurz gesagt: Das wäre möglich. Sehr sogar. Aber es wäre nicht die einzige Richtung.

Komplexe Systeme

Eigentlich interessiert mich nicht nur ein bestimmtes Objekt. Mich interessiert der Moment, in dem ein Thema aufhört, hübsch sortiert zu sein und eine einfache Frage plötzlich Seitenarme bildet.

Das geschieht in der Physik, in künstlicher Intelligenz, in kosmischen und sozialen Strukturen, in der Wahrnehmung und in der Forschung. Dazu gehören auch Tiere, deren soziale Fähigkeiten lange unterschätzt wurden.

Orcas sind ein Beispiel. Zuerst denkt man: „Das sind beeindruckende Tiere.“ Dann merkt man, dass diese Beschreibung bei Weitem nicht ausreicht.

Das sind komplexe soziale Systeme mit Familienstrukturen, Kommunikation, kultureller Weitergabe, Jagdstrategien und einer Tiefe, bei der der Mensch besser nicht zu schnell so tut, als hätte er schon alles verstanden.

Das interessiert mich nicht als romantisches Tierbild, sondern als System, als Struktur und als Verhalten, das man nicht mit einem einzigen Satz erledigen kann.

Altes Ägypten als Denkraum

Und dann wäre da noch das Alte Ägypten.

Eine Zivilisation, die über Jahrtausende hinweg Architektur, Astronomie, Schrift, Religion, Verwaltung, Kunst, Medizin, Symbolik, Machtstrukturen und Jenseitsvorstellungen miteinander verwoben hat, als hätte jemand beschlossen:

„Wir machen Geschichte. Aber bitte mit maximaler Bedeutungstiefe.“

Auch hier beginnt es scheinbar einfach: Pyramiden, Hieroglyphen, Pharaonen und Gold.

Dann schaut man genauer hin und plötzlich steht man mitten in Kalendern, Nilzyklen, Sternbeobachtungen, Bauorganisation, Grabtexten, Götterordnungen, Handwerk, politischer Stabilität, kultureller Kontinuität und der Frage, wie eine Gesellschaft so lange so viel Struktur erzeugen konnte.

Das ist kein einzelnes Thema. Es ist ein ganzer Denkraum, ein historisches System mit Symbolen an jeder Wand und Bedeutung in jeder Schicht. Auch das könnte mich jederzeit wieder vollständig erwischen.

Forschung aus nächster Nähe

Vielleicht führt mich der nächste Sog gar nicht zuerst zu einem Objekt, sondern an einen Ort: ein Institut, ein Labor, eine Sternwarte, ein Rechenzentrum oder eine Universität.

Vielleicht wäre es schon genug, einmal einen ganzen Tag mitlaufen zu dürfen.

Nicht als Pressebesuch, nicht als Fototermin und nicht als „Hier steht jemand wichtig neben einem Gerät“. Sondern einfach nur über die Schulter schauen.

Sehen, wie echte Arbeit aussieht, bevor daraus ein fertiger Vortrag, Fachartikel, Diagramm oder eine Pressemitteilung wird.

Wie gefragt, geprüft und gezweifelt wird. Wie Daten nicht einfach „Antwort“ sagen, sondern erst einmal sehr viel Arbeit machen.

Das wäre für mich wahrscheinlich spannender als jedes perfekte Hochglanzformat. Mich interessieren nicht nur Ergebnisse, sondern auch der Weg dorthin, der Maschinenraum, die Zwischenschritte und die Momente, in denen noch nicht alles sauber klingt.

KI als Systemfrage

Vielleicht geht es als Nächstes wieder stärker in Richtung KI. Nicht als Spielzeug und nicht als Hypethema, sondern als Systemfrage.

Wie verarbeiten Modelle Eingaben? Welche statistischen Muster aus ihren Trainingsdaten nutzen sie, und wann erzeugen sie eine plausible, aber sachlich falsche Antwort?

Mich interessiert, wie Modellarchitektur, Trainingsdaten und gelernte Parameter die Struktur, den Stil und die Grenzen der Ausgaben bestimmen. Ebenso wichtig ist, wo Verzerrungen, Unsicherheiten und Halluzinationen entstehen und wie der Einsatz solcher Systeme verändert, wie Menschen Fragen formulieren und Ergebnisse bewerten.

Auch das bleibt auf meinem Radar.

Licht, Wahrnehmung und Neonfarben

Dann wären da noch Neonfarben. Wer mich persönlich kennt, weiß: Ich habe keine normale Lieblingsfarbe. Ich habe eher eine ausgeprägte Vorliebe für Neonfarben mit Tendenz zur optischen Alarmanlage.

Neonorange, Neongelb und Neongrün, am besten auf Schwarz. Andere Menschen dekorieren. Ich markiere offenbar die Realität.

Auch das könnte irgendwann eine Frage werden.

Nicht im Sinne von „Warum mag ich das?“, sondern eher: Was passiert eigentlich zwischen Licht, Wahrnehmung, Signalwirkung, Kontrast, Fluoreszenz und diesem sehr speziellen Moment, in dem eine Farbe nicht mehr nur Farbe ist, sondern fast eine kleine Sirene für die Augen?

Natürlich klingt auch das erst einmal klein, harmlos und überschaubar. Das ist meistens der Beginn. Dann öffnet sich irgendwo eine zweite Ebene, darunter eine dritte und darunter sitzt wahrscheinlich wieder jemand mit einem Diagramm.

Woran ich das nächste Thema erkenne

Ich lege mich nicht fest, weil ich gelernt habe, dass eine zu frühe Festlegung den möglichen Rahmen unnötig verengt. Ich bin stabil in der Tiefe, aber frei in der Richtung.

Wenn ein Thema wirklich zieht, bleibt es. Es verschwindet nicht nach einem Abend, sondern taucht wieder auf: in Gesprächen, Notizen, offenen Tabs, Büchern, Vorträgen und in Fragen, die plötzlich nicht mehr klein genug sind, um sie einfach beiseitezulegen.

Es gibt noch sehr vieles, was ich nicht weiß. Unverschämt vieles. Das ist kein Makel, sondern der Grund, warum es weitergeht.

Ich erkenne das nächste Thema meistens daran, dass mein Kopf irgendwann sagt: „Das ist interessant.“ Und kurz danach: „Mist. Das wird größer.“

Falls wir uns also irgendwann über den Weg laufen: Ich bin wahrscheinlich nicht die beste Person für belanglosen Smalltalk. Aber wenn echte Neugier im Raum steht, bin ich meistens sehr schnell sehr wach.

Konkrete Möglichkeiten

Wie du beitragen kannst

Konkrete Fragen, belastbare Quellen und fachliche Korrekturen helfen mehr als eine vollständig ausgearbeitete Nachricht.

Kosmisches Netzwerk aus fünf verbundenen Bereichen für Fragen, Quellen, Korrekturen, Austausch und Mitwirkung
  • Fragen
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  • Korrekturen
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  • Mitwirkung
Fünf Wege, über die Hinweise und Ideen diese Seite erreichen können.
Wofür dieser Bereich da ist

Diese Seite ist kein Institut, kein Verein und kein offizielles Forschungsprojekt. Sie ist eher ein offenes Fenster, das mit einem Magnetar begann und dann nicht mehr rechtzeitig geschlossen wurde.

Seitdem ziehen kosmische Extreme, Radioastronomie, Teilchenphysik, große Experimente und offene Fragen hindurch. Dazu kommen Quellen, Kataloge, Daten, Bilder und Vorträge. Manchmal genügt ein einzelner Satz, damit daraus eine neue Baustelle wird.

Dieser Bereich ist deshalb kein Spendenkasten und kein Pflichtprogramm. Er ist eine Andockstelle für Hinweise, Fragen, Wissen und Ideen.

Fragen und Hinweise

Manchmal beginnt etwas mit einer konkreten Frage, manchmal nur mit dem Gefühl, dass an einer Stelle noch etwas fehlt. Beides kann hilfreich sein.

Wenn dir ein Zusammenhang unklar bleibt oder du denkst „Das könnte hier wichtig sein“, schick den Gedanken gern weiter. Nicht jede Frage lässt sich sofort beantworten, aber sie kann zeigen, wo genauer hingesehen werden sollte.

Quellen

Eine hilfreiche Quelle kann ein Paper, ein Katalog, eine Datenbank, ein Vortrag, ein Bildarchiv oder eine Institutsseite sein. Eine kurze Einordnung hilft mir, den Zusammenhang schneller zu prüfen.

Ein einzelner Link mit einer kurzen Einordnung kann bereits eine vollständig neue Ebene öffnen.

Korrekturen

Falls du einen Fehler findest, sag bitte Bescheid. Ein falscher Wert, eine veraltete Quelle oder ein missverständlicher Satz sind kein Drama.

Genauer ist meistens besser.

Eine Korrektur zeigt lediglich, dass etwas klarer, aktueller oder fachlich sauberer werden kann.

Fachlicher Austausch

Wer fachlich tiefer in einem Thema steckt, kann besonders dort helfen, wo eine Formulierung zu glatt klingt, ein Zusammenhang fehlt oder ein Wert besser eingeordnet werden muss.

Verständlich ja. Hübsch falsch nein.

Diese Seite soll nicht beeindruckend klingen, wenn es auf Kosten der Genauigkeit geht.

Gemeinsame Projekte

Vielleicht liegt bei dir schon länger eine Idee, eine Webseite, ein Text, ein Projekt oder ein digitales Durcheinander mit Potenzial. Dann kann ich möglicherweise helfen.

Struktur statt Baukastengefühl.

Nicht mit Baukastengefühl oder Werbetext aus der Glättungsmaschine, sondern mit Struktur, Sprache, Quellenlogik und der Frage, was wirklich wichtig ist. Ich schaue auch in Zettelstapel, vor denen andere Menschen langsam rückwärts den Raum verlassen.

Mich interessieren Wissenschaft, Astronomie, Technik, künstliche Intelligenz, komplexe Themen und persönliche Geschichten mit Tiefe. Webseiten dürfen eigenständig aussehen, und fachlich saubere Texte dürfen trotzdem atmen.

Wenn du eine Korrektur, eine Quelle, eine Frage, eine Idee oder einen Kontakt hast, bist du hier richtig. Ich kann nicht versprechen, dass daraus sofort etwas wird. Bei einem konkreten Ansatz prüfe ich, ob er hier weiterführt.

Weiterempfehlen

Auch eine Weiterempfehlung zählt. Nicht wegen Reichweite um der Reichweite willen, sondern weil irgendwo jemand an einem Begriff hängenbleibt und nicht nur „interessant“, sondern „Warum ist das so?“ denkt.

Solche Menschen findet man nicht immer über Suchmaschinen. Manchmal finden sie eine Seite, weil ihnen jemand im richtigen Moment den passenden Link schickt.

Du hast etwas entdeckt, das hier weiterhelfen könnte?

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Schreib mir, wenn etwas weiterführt.

Ein Hinweis muss nicht vollständig ausgearbeitet sein. Ein Link, eine konkrete Frage oder eine kurze Beschreibung genügt oft, um zu erkennen, ob daraus etwas entstehen kann.

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SIMBAD-Abgleich

Abgleich der 30 Reiter mit SIMBAD. Wichtig: Der SIMBAD-Objekttyp ist eine Datenbank-Klassifikation und ersetzt nicht die Magnetar-Einordnung aus McGill oder Fachliteratur.

Ergebnis: Zu allen 30 Namen wurde ein SIMBAD-Treffer gefunden. Bei einigen Kandidaten verweist SIMBAD auf Burst-Ereignisse, Röntgenquellen oder Doppelsternsysteme statt auf einen eindeutig klassifizierten Pulsar.

Gaia-Daten

Gaia ist vor allem für optisch sichtbare Gegenstücke, Sternhaufen und Kandidaten relevant. Magnetfeldstärke, Rotation und Röntgenausbrüche kommen weiterhin aus Hochenergie- und Fachkatalogen.

Ergebnis des Abgleichs

In den SIMBAD-Identifikatoren der 30 Reiter wurde nur bei SGR 0755−2933 eine direkte Gaia-Verknüpfung gefunden. Das passt zur späteren Einordnung dieses Objekts als fraglicher Magnetar-Kandidat beziehungsweise wahrscheinliches Röntgen-Doppelsternsystem.

Gaia-Treffer

ObjektSGR 0755−2933
Gaia DR35597252305589385984
G-Helligkeit9.938587 mag
Parallaxe0.2854 mas
Eigenbewegung RA−2.654 mas/Jahr
Eigenbewegung Dec2.892 mas/Jahr

Diese Gaia-Werte beschreiben das optische/stellare Gegenstück in SIMBAD, nicht direkt ein bestätigtes Magnetar-Magnetfeld.

Warum bei den anderen nichts steht

Viele Magnetare sind optisch sehr schwach, stark verdeckt oder nur in Röntgen-/Gamma- und Radiodaten gut messbar. Deshalb ist Gaia für die meisten Magnetare nicht die Hauptdatenquelle.

HEASARC-Abgleich

HEASARC ist der wichtigste nächste Schritt für Hochenergie-Daten: Röntgen- und Gamma-Beobachtungen, Missionen, Kataloge und Beobachtungslisten.

Was wir hier prüfen

  • Swift-, RXTE-, Fermi-, INTEGRAL- und weitere Hochenergie-Kataloge
  • Röntgen-/Gamma-Quellen und Beobachtungs-IDs
  • Flux-, Spektral- und Zeitinformationen, wenn öffentlich katalogisiert

Fermi-GBM: 17 Jahre Magnetarausbrüche

Der ergänzende GBM-Katalog erfasst 1.254 kurze Ausbrüche von 17 Magnetarquellen aus mehr als 17 Jahren Beobachtung. Seine erste vorläufige Ausgabe von September 2026 ersetzt den früheren Fünfjahreskatalog. Er zählt Ausbrüche, nicht alle bekannten Magnetare, und ergänzt deshalb die 30 historischen McGill-Objektprofile dieser Webseite.

Welche Daten lassen sich untersuchen?

Zwei CSV-Tabellen enthalten die Ausbruchs- und Spektralparameter; die README erläutert die Spalten. Ein zusätzliches Archiv liefert Lichtkurven, Quell- und Hintergrundspektren sowie die Instrumentantwort für einzelne Ereignisse. Damit lassen sich zeitliche Verläufe vergleichen und Spektralanalysen nachvollziehen.

Die Auswahl beschreibt die von GBM erfassten kurzen Ausbrüche. Sie ist keine vollständige Zählung aller Ausbrüche im Universum und kein Ersatz für einen Objektkatalog.

Fermi-GBM-Katalog, Tabellen und Datenprodukte öffnen

Suchlinks für alle 30 Reiter

HEASARC unterstützt keine durchgehend stabile Objekt-Direktsuche per einfachem Link. Deshalb öffnen die Links das Xamin-/Browse-Portal; den jeweiligen Objektnamen bitte dort einfügen.

VizieR-Abgleich

VizieR sammelt astronomische Katalogtabellen. Das ist besonders nützlich, wenn Werte aus Fachartikeln als Tabelle veröffentlicht wurden.

Was wir hier prüfen

  • Katalogtabellen zu Magnetaren, Röntgenquellen und Sternhaufen
  • Objektpositionen, Photometrie und Querverweise
  • Tabellen aus Fachartikeln, die nicht direkt in SIMBAD stehen

Suchlinks für alle 30 Reiter

NASA ADS Literatur

ADS ist die wichtigste Literaturdatenbank. Hier geht es nicht um Messwerte direkt, sondern um Entdeckungsartikel, Fachartikel und neuere Neubewertungen.

Was wir hier prüfen

  • Entdeckungsartikel und Review-Artikel
  • neuere Arbeiten nach dem McGill-Katalogstand von 2020
  • Objekte, deren Status umstritten oder verändert ist

Suchlinks für alle 30 Reiter

ATel & GCN

ATel und GCN sind besonders relevant für neue Ausbrüche, Entdeckungsmeldungen und schnelle Follow-up-Beobachtungen.

Was wir hier prüfen

  • Outbursts, Burst-Meldungen und Follow-up
  • GCN-Meldungen zu SGR-/GRB-Ereignissen
  • ATel-Meldungen zu Aktivitätsphasen einzelner Magnetare

Suchlinks für alle 30 Reiter

Chandra & XMM-Newton

Diese Archive sind wichtig für präzise Röntgenpositionen, Beobachtungslisten, Spektren und Bilddaten.

Was wir hier prüfen

  • Chandra Source Catalog und Chandra-Beobachtungen
  • XMM-Newton Science Archive und 4XMM-Kataloge
  • präzise Positionen und Beobachtungs-IDs

Suchlinks für alle 30 Reiter

Chandra und XMM öffnen stabile Suchportale. Den jeweiligen Objektnamen dort als Ziel/Suchbegriff eintragen.

MAST & ESASky

Diese Dienste helfen bei optischen/UV/IR-Daten und visuellen Mehrwellenlängen-Ansichten.

Was wir hier prüfen

  • Hubble-, UV- und Infrarotdaten bei MAST
  • visuelle Objektumgebung in ESASky
  • Sternhaufen, mögliche Gegenstücke und Bilddaten

Suchlinks für alle 30 Reiter

MAST öffnet das stabile Portal; ESASky unterstützt direkte Ziel-Links besser.

Witz & Kurioses

Warnhinweis für kosmische Gedankenspiele

„Zu Risiken und Nebenwirkungen bei Gedankenexperimenten fragen Sie Ihren Physiker!“

Passt perfekt zu Magnetaren: Schon die harmlosen Rechenbeispiele können das Vorstellungsvermögen ordentlich durchschütteln.

Physikerwitze, erstaunliche Größenordnungen und kosmische Kuriositäten. Mit Vergleichen aus dem Magnetarkatalog und Fakten hinter den Gedankenspielen.

Mit einem Augenzwinkern

Wenn Physiker in eine Kontrolle geraten

Erfundene Begegnungen mit bekannten Namen. Die Pointen spielen mit Physik, sie ersetzen keine physikalischen Erklärungen.

Polizeikontrolle mit Einstein, Newton und Pascal

Einstein, Newton und Pascal geraten in eine Polizeikontrolle.

Der Polizist schaut Einstein an und sagt: „Sie sind viel zu schnell gefahren!“

Einstein zuckt mit den Schultern: „Das ist relativ.“

Der Polizist schaut zu Newton: „Und Sie? Haben Sie dazu auch etwas zu sagen?“

Newton nickt: „Natürlich. Auf jede Aktion folgt eine Reaktion.“

Da meldet sich Pascal vom Rücksitz: „Ich möchte nur kurz anmerken: Der Druck hier hinten steigt erheblich.“

Heisenberg, Schrödinger und Einstein im Auto

Heisenberg, Schrödinger und Einstein fahren zusammen in einem Auto. Plötzlich geraten sie in eine Polizeikontrolle.

Der Polizist beugt sich zum Fenster und fragt Heisenberg: „Wissen Sie eigentlich, wie schnell Sie gefahren sind?“

Heisenberg antwortet: „Nein. Aber ich weiß genau, wo ich bin.“

Der Polizist schaut auf sein Messgerät und sagt: „Sie sind mit 120 km/h durch eine 80er-Zone gefahren.“

Heisenberg schlägt die Hände über dem Kopf zusammen: „Na toll. Jetzt weiß ich weder, wo ich bin, noch wie schnell ich fahre.“

Der Polizist wird misstrauisch und durchsucht das Auto. Er öffnet den Kofferraum und ruft: „Hier liegt eine tote Katze!“

Schrödinger schreit: „Na toll. Jetzt haben Sie nachgeschaut!“

Der Polizist wird wütend und will alle drei festnehmen.

Einstein lehnt sich trocken nach vorne, schaut Heisenberg und Schrödinger an und sagt: „Relativ gesehen war das alles eure Schuld.“

Kurze Pause.

Dann fragt er: „Oder sollen wir würfeln?“

Weiterführende Medien

Vertiefung zum Weitersehen

„Nicht jede Erkenntnis beginnt mit einer Formel. Manchmal beginnt sie mit dem richtigen Vortrag, Text oder Video.“

Warum diese Auswahl

Die Medien in diesem Bereich sind öffentlich zugänglich, fachlich hilfreich und gut verständlich. Es geht nicht um eine vollständige Mediathek, sondern um Beiträge, die den Weg durch Magnetare, kosmische Magnetfelder, Radioastronomie und Teilchenphysik sinnvoll vertiefen.

Einzelvideos, Vortragsreihen und Kanäle stehen deshalb bewusst nebeneinander: Manche erklären einen Kernbegriff schnell, andere ermöglichen eine ausführlichere Auseinandersetzung mit dem Thema.

Einzelvideo

Fabian Schneider: Magnetare, Magnetismus und Radiobursts

Deutsch · Laufzeit: 67:48 Min. · Video: 2021 · Einordnung: Einstieg

Dieses Video ist als Einstieg besonders wertvoll, weil es Magnetismus nicht isoliert behandelt, sondern den Weg bis zu Magnetaren mitdenkt: von Magnetfeldern und extremen Feldstärken über Soft Gamma Repeater bis zu Radiobursts. Es passt deshalb sehr gut zu dieser Webseite, weil es die physikalischen Grundlagen und die astrophysikalischen Extremfälle miteinander verbindet.