El Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) es un instituto de investigación alemán. Es el sucesor del Observatorio de Berlín, fundado en 1700, y del Observatorio Astrofísico de Potsdam (AOP), fundado en 1874. Este último fue el primer observatorio del mundo que puso énfasis explícitamente en el área de investigación de la astrofísica . El AIP fue fundado en 1992, en una reestructuración posterior a la reunificación alemana .
El AIP es una institución de financiación privada y miembro de la Asociación Leibniz . Está situado en Babelsberg , en el estado de Brandeburgo , al oeste de Berlín , aunque el observatorio solar de la Torre Einstein y el gran telescopio refractor [1] en Telegrafenberg , en Potsdam, pertenecen al AIP.
Los temas clave del AIP son los campos magnéticos cósmicos ( magnetohidrodinámica ) en varias escalas y la astrofísica extragaláctica . Los campos astronómicos y astrofísicos estudiados en el AIP abarcan desde la física solar y estelar hasta la evolución estelar y galáctica y la cosmología .
El instituto también desarrolla tecnología de investigación en los campos de la espectroscopia y los telescopios robóticos . Es socio del Gran Telescopio Binocular de Arizona, ha construido telescopios robóticos en Tenerife y la Antártida y desarrolla instrumentación astronómica para grandes telescopios como el VLT de la ESO . Además, en el AIP se trabaja en varios proyectos de e-Ciencia [2] .
La historia de la astronomía en Potsdam comenzó en realidad en Berlín en 1700. El 11 de julio de 1700, el príncipe elector Federico III fundó en Berlín la "Sociedad de Brandeburgo" (más tarde llamada Academia Prusiana de Ciencias) . Dos meses antes, el monopolio del calendario nacional había proporcionado la financiación para un observatorio. El 18 de mayo, Gottfried Kirch , ya había sido nombrado primer director . Esto se hizo a toda prisa, porque los beneficios del calendario básico nacional, calculado y vendido por el observatorio, debían haber sido la fuente de financiación de la academia. Este tipo de financiación existió hasta principios del siglo XIX, pero el calendario básico se calculó hasta hace muy poco (se interrumpió tras la Transición en 1991).
En 1711 se construyó el primer observatorio en la calle Dorotheen de Berlín y en 1835 se terminó de construir un nuevo observatorio en la calle Lindenstraße (cerca de Hallesches Tor), obra del famoso arquitecto Karl Friedrich Schinkel . En aquel momento, Alexander von Humboldt promovía la astronomía con sus famosas conferencias "Kosmos" de 1827-28. Desempeñó un papel importante al proporcionar fondos tanto para el observatorio como para los instrumentos.
El Observatorio de Berlín alcanzó fama mundial cuando Johann Gottfried Galle descubrió el planeta Neptuno en 1846. También fueron importantes los descubrimientos de los rayos canales por Eugen Goldstein en 1886 en el laboratorio físico del observatorio y de la variación de la altitud del polo terrestre por Karl Friedrich Küstner en 1888.
Los dos últimos acontecimientos científicos tuvieron lugar cuando Wilhelm Julius Foerster era director del observatorio, que por entonces estaba adscrito a la Universidad de Berlín. Él preparó las bases para los observatorios astronómicos de Potsdam: en 1874, la fundación del AOP en el Telegrafenberg y en 1913, el traslado del observatorio de Berlín a Babelsberg.
A mediados del siglo XIX, Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen desarrollaron el análisis espectral , que permitió obtener información sobre los parámetros físicos y las abundancias químicas de las estrellas mediante el análisis espectral de su luz. Foerster reconoció estas posibilidades e inició la construcción de un observatorio solar en 1871 como homenaje al príncipe heredero, en el que destacó la importancia y los beneficios de la investigación solar. Esta idea se extendió rápidamente a toda la astrofísica.
El emplazamiento del observatorio se eligió en una colina al sur de Potsdam , el Telegrafenberg, en el que desde 1832 hasta 1848 se encontraba una estación de retransmisión del telégrafo militar de Berlín a Coblenza. El 1 de julio de 1874 se fundó el AOP. Incluso antes de que se iniciara la construcción del observatorio en el otoño de 1876, Gustav Spörer ya realizaba observaciones solares desde la torre del antiguo orfanato militar en la calle Lindenstraße de Potsdam . Las obras comenzaron en 1876; el edificio principal del observatorio y su equipamiento se terminaron en el otoño de 1879.
El AOP estaba dirigido por un consejo de administración compuesto por Wilhelm Julius Foerster , Gustav Kirchhoff y Arthur Auwers . En 1882 Carl Hermann Vogel fue nombrado director único del observatorio. El foco principal de su trabajo se centró ahora en la astrofísica estelar. Fue el primero en determinar con éxito las velocidades radiales de las estrellas fotográficamente y, como resultado, descubrió las binarias espectroscópicas .
En 1899 , las firmas Steinheil y Repsold fabricaron uno de los mayores refractores del mundo, el Gran Refractor de Potsdam, [1] con lentes de 80 y 50 cm, y lo montaron en una cúpula de 24 m. Fue inaugurado en una gran celebración por el emperador alemán Guillermo II . Aunque no cumplió todas las esperanzas que los astrónomos habían depositado en él, cabe mencionar dos descubrimientos importantes: las líneas de calcio interestelar en el espectro del sistema binario espectroscópico Delta Orionis, realizadas por Johannes Hartmann en 1904 [3] y la presencia de líneas de emisión de calcio estelar —un indicio de actividad superficial estelar— por Gustav Eberhard y Hans Ludendorff alrededor de 1900.
Diez años después, uno de los astrofísicos más famosos de este siglo, Karl Schwarzschild , se convirtió en director del observatorio. En sólo unos pocos años de trabajo (en 1916 había fallecido a causa de una enfermedad crónica) había hecho contribuciones fundamentales a la astrofísica y a la teoría de la relatividad general . Sólo unas semanas después de la publicación de la teoría por parte de Einstein, Schwarzschild encontró la primera solución de las ecuaciones de Einstein , que ahora lleva su nombre como la " solución de Schwarzschild " y que es de importancia fundamental para la teoría de los agujeros negros.
Existen otros vínculos estrechos entre el AOP y la teoría de la relatividad de Einstein. En 1881, Albert A. Michelson realizó por primera vez sus experimentos con interferómetro [4] en el sótano del edificio principal del AOP, que pretendían refutar el movimiento de la Tierra a través de un hipotético éter . Sus resultados negativos sólo se reconciliaron de manera fundamental mediante la teoría de la relatividad especial de Einstein de 1905.
El telescopio solar de torre , construido entre 1921 y 1924 por iniciativa de Erwin Finlay-Freundlich , tenía como objetivo demostrar el desplazamiento gravitacional hacia el rojo de las líneas espectrales del Sol, un efecto propuesto por Einstein en su teoría de la relatividad general . Aunque en aquella época todavía no era técnicamente posible medir el desplazamiento gravitacional hacia el rojo, aquí se iniciaron importantes avances en la física solar y del plasma y el arquitecto Erich Mendelsohn creó con esta torre de peculiar expresionismo un edificio científico único.
Además de los trabajos de Schwarzschild, en las décadas siguientes importantes programas de observación como el Potsdamer Photometrische Durchmusterung y las destacadas investigaciones de Walter Grotrian sobre la corona solar encontraron reconocimiento en todo el mundo.
A finales del siglo XIX, el Observatorio de Berlín , construido originalmente fuera de los límites de la ciudad, estaba rodeado de bloques de viviendas, por lo que las observaciones científicas eran casi imposibles. Por ello, Foerster propuso trasladar el observatorio a un lugar fuera de Berlín con mejores condiciones de observación. En 1904 nombró a Karl Hermann Struve , antiguo director del observatorio de Königsberg, como su sucesor para llevar a cabo este proyecto.
Tras las observaciones de prueba realizadas por Paul Guthnick en el verano de 1906, se encontró un nuevo emplazamiento en una colina en la parte oriental del parque real de Babelsberg . El terreno fue puesto a disposición del observatorio de forma gratuita por la corona. Los costes de los nuevos edificios y de los nuevos instrumentos ascendieron a 1,5 millones de marcos de oro y pudieron cubrirse vendiendo los terrenos del observatorio de Berlín. El antiguo observatorio construido por Schinkel fue demolido más tarde. En junio de 1911 se inició la construcción de un nuevo observatorio en Babelsberg y el 2 de agosto de 1913 se completó el traslado de Berlín a Babelsberg.
Los primeros instrumentos nuevos se entregaron en la primavera de 1914. El refractor de 65 cm [5] —el primer gran instrumento astronómico fabricado por la famosa empresa Carl Zeiss Jena— se montó en 1915, mientras que la finalización del telescopio reflector de 122 cm [6] se retrasó hasta 1924 debido a la Primera Guerra Mundial. Struve murió en 1920 a causa de un accidente y su sucesor fue Paul Guthnick , quien introdujo en 1913 la fotometría fotoeléctrica en la astronomía como el primer método objetivo de medición del brillo de las estrellas. Cuando se terminó el telescopio de 122 cm (en ese momento el segundo más grande del mundo), el Observatorio de Babelsberg era el observatorio mejor equipado de Europa.
El desarrollo del método fotoeléctrico para la investigación de estrellas débilmente variables y las investigaciones espectroscópicas con el telescopio de 122 cm hicieron que el observatorio Babelsberg fuera conocido también más allá de Europa.
A principios de 1931, el Observatorio Sonneberg, fundado por Cuno Hoffmeister, se incorporó al Observatorio Babelsberg. Durante más de 60 años se llevó a cabo un estudio fotográfico del cielo que representa el segundo archivo más grande de placas fotográficas astronómicas. Este archivo y el descubrimiento e investigación de estrellas variables popularizaron el nombre Sonneberg en todo el mundo astronómico.
Con la llegada del régimen fascista, la astronomía empezó a decaer tanto en Potsdam como en Babelsberg. El destierro de los colaboradores judíos desempeñó un papel decisivo en este proceso. El comienzo de la Segunda Guerra Mundial marcó prácticamente el cese de la investigación astronómica.
El nuevo comienzo después de la guerra fue muy difícil. En Potsdam, la Torre Einstein había sufrido graves daños por las bombas, y en Babelsberg, instrumentos valiosos, entre ellos el telescopio de 122 cm (cuyo antiguo edificio alberga hoy la biblioteca de la AIP), fueron desmontados y trasladados a la Unión Soviética como reparación de guerra. En la actualidad, el telescopio de 122 cm funciona en el Observatorio Astrofísico de Crimea .
En enero de 1947 la Academia Alemana de Ciencias asumió la AOP y el Observatorio de Babelsberg bajo su administración, pero no fue hasta principios de la década de 1950 cuando se reanudaron las investigaciones astronómicas.
El director de la AOP, Hans Kienle, se hizo cargo de las tareas editoriales de la revista profesional Astronomical Notes (en alemán: Astronomische Nachrichten ), que hasta el día de hoy se edita en la AIP y, además, es la revista profesional más antigua sobre astronomía.
En junio de 1954, el Observatorio de Radioastronomía Solar [7] (OSRA) en Tremsdorf (17 km al sureste de Potsdam) comenzó a trabajar como parte del AOP. Su historia comenzó en 1896: después del descubrimiento de las ondas de radio por Heinrich Hertz en 1888, Johannes Wilsing y Julius Scheiner , miembros del AOP, intentaron detectar emisiones de radio del Sol. No lo lograron debido a la baja sensibilidad de sus equipos. Después de la Segunda Guerra Mundial, Herbert Daene comenzó una vez más a intentar realizar observaciones de radio del Sol en Babelsberg, que continuaron en Tremsdorf.
En octubre de 1960 se inauguró en el bosque de Tautenburg , cerca de Jena, el telescopio de 2 m construido por Carl Zeiss Jena y se fundó el nuevo Observatorio Karl Schwarzschild . La variante Schmidt de este telescopio es hasta hoy la cámara astronómica de campo amplio más grande del mundo y fue el principal instrumento de observación de los astrónomos de la RDA.
En 1969, en el marco de la reforma académica, los cuatro institutos astronómicos de Alemania del Este (el Observatorio Astrofísico de Potsdam, el Observatorio de Babelsberg, el Observatorio Sonneberg de Turingia y el Observatorio Karl Schwarzschild de Tautenburg ) se incorporaron al Instituto Central de Astrofísica de la Academia de Ciencias de la RDA. Más tarde se incorporaron a ellos el observatorio solar Torre Einstein y el Observatorio de Radioastronomía Solar.
Una parte de la actividad científica se centró en los campos magnéticos cósmicos y las dinamos cósmicas, los fenómenos de turbulencia , los procesos magnéticos y eruptivos en el Sol, los procesos de disipación de energía explosiva en plasmas, estrellas variables y la actividad estelar. Otra parte se centró en las fases tempranas de la evolución cósmica y el origen de las estructuras en el Universo , desde las estructuras a gran escala hasta las de los supercúmulos y las galaxias activas . En este sentido se han desarrollado métodos especiales de procesamiento de imágenes. Además, se han realizado investigaciones en el ámbito de la astrometría .
El trabajo científico del Instituto Central de Astrofísica sufrió mucho por el aislamiento de la RDA respecto del mundo occidental. Era muy difícil establecer contacto con colegas occidentales. Tras la caída del Muro de Berlín en el otoño de 1989 , surgieron nuevas posibilidades.
El Instituto Central de Astrofísica se disolvió el 31 de diciembre de 1991 , de conformidad con las disposiciones del Acuerdo de Unificación de la Academia de Ciencias de la RDA . Por recomendación del Consejo Científico, el 1 de enero de 1992 se fundó el Instituto Astrofísico de Potsdam, con una plantilla muy reducida, que ocupa el antiguo emplazamiento del Observatorio Babelsberg en Potsdam-Babelsberg .
El Observatorio Sonneberg y el Observatorio Karl Schwarzschild ya no están afiliados al AIP, pero el AIP todavía opera el Observatorio de Radoastronomía Solar [7] (OSRA) en Tremsdorf y mantiene el Gran Refractor [1] y la Torre Einstein en Telegrafenberg.
Desde entonces, el AIP ha ampliado sus áreas de investigación, iniciado varios proyectos técnicos nuevos y participa en varios proyectos de investigación internacionales de gran envergadura (véase más abajo).
El 15 de abril de 2011, el nombre del AIP pasó a ser "Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam" para enfatizar la afiliación del instituto a la Asociación Leibniz. El instituto conserva la abreviatura "AIP", así como el dominio de Internet "aip.de".
El Gran Telescopio Binocular (LBT) es un nuevo telescopio que se encuentra en el monte Grahams, en Arizona. El LBT consta de dos enormes telescopios de 8,4 m montados en una montura común. Con una superficie de 110 metros cuadrados, el LBT es el telescopio más grande del mundo montado en una sola montura, superado únicamente por los telescopios VLT y Keck combinados.
El experimento de velocidad radial [8] mide hasta 2010 las velocidades radiales y las abundancias elementales de un millón de estrellas, predominantemente en el hemisferio sur celeste. Para ello se utilizará el espectrógrafo multiobjeto 6dF del telescopio Schmidt de 1,2 m del Observatorio Anglo-Australiano .
El Sloan Digital Sky Survey (SDSS) estudiará en detalle una cuarta parte del cielo y determinará la posición y el brillo absoluto de más de 100 millones de objetos celestes. Además, se estimarán las distancias de más de un millón de galaxias y cuásares. Con la ayuda de este estudio, los astrónomos podrán evaluar la distribución de estructuras a gran escala en el Universo, lo que puede proporcionar pistas sobre la historia de la evolución del Universo.
LOFAR es un interferómetro de radio europeo que mide ondas de radio con muchas antenas individuales en diferentes lugares y las combina para formar una única señal. Una de estas estaciones LOFAR internacionales se ha construido en Bornim, cerca de Potsdam, y la opera la AIP.
Solar Orbiter es una misión internacional liderada por la Agencia Espacial Europea (ESA), con participación de la NASA. Fue lanzada el 10 de febrero de 2020 y observará el Sol durante al menos siete años. La carga útil científica consta de 10 instrumentos: cuatro instrumentos in situ que miden las condiciones físicas (campo magnético, ondas de radio, partículas energéticas...) en el lugar de la nave, y seis instrumentos de teledetección que observan el Sol y su corona en varios rangos de longitudes de onda. El AIP participa en las operaciones y la explotación científica de dos instrumentos: el Telescopio Espectrómetro para Imágenes de Rayos X (STIX) y el Detector de Partículas Energéticas (EPD).
El Observatorio Virtual Astrofísico Alemán [9] (GAVO) es un proyecto de e-ciencia [2] que crea una plataforma de observación virtual para apoyar la investigación astrofísica moderna en Alemania. Es la contribución alemana a los esfuerzos internacionales para establecer un Observatorio Virtual general . GAVO permite el acceso estandarizado a archivos de datos alemanes e internacionales.
GREGOR [10] es un telescopio de 1,5 m para la investigación solar del Observatorio del Teide en Tenerife. Es un nuevo tipo de telescopio solar, que reemplaza al anterior telescopio Gregory-Coudé de 45 cm. GREGOR está equipado con óptica adaptativa y alcanzará una resolución de 70 km de la superficie del Sol. La investigación de estas pequeñas estructuras es importante para la comprensión de los procesos subyacentes de la interacción de los campos magnéticos con la turbulencia del plasma en el Sol. El desarrollo del telescopio Gregor será dirigido por el Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (KIS) [11] con la participación de varios institutos. El telescopio lleva el nombre de James Gregory , el inventor del telescopio gregoriano .
El AIP es socio del Consorcio LBT (LBTC) y contribuye financiera y materialmente a la construcción del Gran Telescopio Binocular . Esto implica tanto el desarrollo y la fabricación de la óptica y los componentes mecánicos y electrónicos, como el desarrollo del software para las unidades de adquisición, guiado y detección de frente de onda [12] (AGW). Las unidades AGW son componentes esenciales del telescopio e indispensables para la óptica adaptativa .
El Multi Unit Spectroscopic Explorer [13] (MUSE) es un instrumento de segunda generación para el VLT de la ESO . MUSE está optimizado para la observación de galaxias normales hasta muy altos corrimientos al rojo. Además, proporcionará estudios detallados de galaxias normales, interactuantes y con brotes de formación estelar cercanas.
PEPSI [14] es un espectrógrafo de alta resolución para el LBT . Permitirá la observación simultánea de luz polarizada circular y linealmente con alta resolución espectral y temporal. El espectrógrafo está situado en una sala estabilizada por temperatura y presión dentro de la columna del telescopio. La luz será conducida por fibra óptica desde el telescopio hasta el espectrógrafo.
STELLA [15] es un observatorio robótico que consta de dos telescopios de 1,2 m. Se trata de un proyecto a largo plazo para observar indicadores de actividad estelar de estrellas similares al Sol. El funcionamiento se realiza sin supervisión: los telescopios deciden automáticamente la estrategia de observación adecuada.
El observatorio de radio OSRA [7] ha estado observando y registrando emisiones de radio de la corona solar todos los días desde 1990 hasta 2007. Estaba compuesto por cuatro antenas, que observaban en cuatro bandas de frecuencia diferentes: 40–80 MHz, 100–170 MHz, 200–400 MHz y 400–800 MHz. Las antenas estaban robotizadas para seguir al Sol automáticamente. El observatorio estaba ubicado en Tremsdorf, cerca de Potsdam.
4MOST [16] es un instrumento multifibra y multiespectrógrafo que reemplazará a VIRCAM en el telescopio VISTA de 4 m y realizará un estudio de cinco años de objetivos tanto galácticos como extragalácticos. Si bien el hardware ha sido diseñado y construido por un equipo internacional de colaboradores, el instrumento se está ensamblando y probando en AIP. A diferencia de la mayoría de los proyectos de ESO , será operado conjuntamente por ESO y el consorcio científico, y la gestión del proyecto seguirá estando alojada en AIP.
52°24′18″N 13°06′15″E / 52.40500°N 13.10417°E / 52.40500; 13.10417
