Bachelor- und Masterarbeiten

Für allgemeine Fragen kontaktieren Sie bitte S. Seitz (stella@usm.lmu.de).
Einige Bachelorarbeiten können auch umfangreicher gestaltet werden und dann an zwei Studenten vergeben werden, die das Projekt gemeinsam bearbeiten.

1. Instrumentierungs- und Beobachtungsprojekte

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

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

Projekt 1.2 (Bachelorarbeit): Charakterisierung des Koronographen des Wendelstein-Observatorium (U. Hopp, hopp@usm.lmu.de, F. Grupp)

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

Projekt 1.3 (Bachelorarbeit): Literaturarbeiten zum astronomischen Instrumentenbau (U. Hopp, hopp@usm.lmu.de, F. Grupp)

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

Projekt 1.4 (Bachelorarbeit): Erstellung von Instrumenten-Steuerungssoftware (C. Gössl, cag@usm.lmu.de)

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

Projekt 1.5 (Bachelorarbeit): Datenbank-gestützte Kalibration von Wendelsteinbeobachtungen (C. Gössl, cag@usm.lmu.de, F. Lang, U. Hopp, J. Snigula)

Mit den Teleskopen des Wendelstein werden größere Datensätze von Objekten erstellt, deren Mitglieder auf Veränderlichkeit überwacht werden (z. B. Kugelsternhaufen, die Galaxie M33, etc.). Zur Analyse dieser Datensätze gehört auch ihre Einbindung in Standardflusskalibrierungen sowie in Multifilteranalysen. Diese Analysen können — zumindest in den Außengebieten der Objekte — durch den Vergleich der eigenen Beobachtungen mit den in Datenbanken dokumentierten Beobachtungen andere Observatorien geleistet werden. Hierzu sollen etwa die optischen Beobachtungen des Sloan Digital Sky Surveys, aber auch die NIR Beobachtungen von 2MASS herangezogen werden, um insbesondere die die Farben von veränderlichen AGB Sternen genauer untersuchen zu können.

Projekt 1.6 (Bachelorarbeit): Auswertung der Daten des “all-sky”-Archivs des Wendelstein (A. Riffeser, arri@usm.lmu.de, U. Hopp)

Am Observatorium Wendelstein wird seit ca. 2 Jahren ständig eine kleine Kamera betrieben, die den Bewölkungszustand über den Observatorium dokumentiert. Diese Arbeit soll die vorhandenen bzw. neu hinzukommende Datensätze analysieren, um eine verbesserte Statistik der klaren Nächte zu erstellen und die Auswertung wissenschaftlicher Datensätze zu unterstützen. Hierbei können verschiedene Vorgehensweisen zur Analyse der all-sky Bilder untersucht werden.

2. Sterne und Planeten

Projekt 2.1 (Bachelorarbeit): Untersuchung des Zusammenhangs von Röntgenleuchtkraft und Rotation bei jungen Sternen (Thomas Preibisch, preibisch@usm.lmu.de)

Für verschiedene junge Sternhaufen sollen vorhandene Daten über die Röntgen-Leuchtkräfte der Sterne mit Literaturdaten über die Rotationsperioden korreliert werden. Der Zusammenhang zwischen Röntgenleuchtkraft und Rotation kann neue Einblicke in die der Röntgenemission zugrunde liegenden Dynamo-Prozesse liefern.

Projekt 2.2 (Bachelorarbeit): Parameterstudien zu Infrarot-Interferometrischen Beobachtungen junger Sterne (Thomas Preibisch, preibisch@usm.lmu.de)

Mit analytischen und/oder numerischen Modellen der Helligkeitsverteilung von jungen Sternen mit zirkumstellarer Scheibe soll untersucht werden, wie sich bestimmte Parameter (z. B. die Stärke der Streuung an Staubkörnern) auf die Observablen von Infrarot-Interferometrischen Beobachtungen auswirken.

Projekt 2.3 (Bachelorarbeit): Multi-Wellenlängen-Beobachtungen von Sternentstehungsregionen (Thomas Preibisch, preibisch@usm.lmu.de)

In Rahmen von laufenden Forschungsprojekten können bestimmte Teilaspekte bearbeitet werden, z. B. die Korrelation von Objektlisten in verschiedenen Wellenlängenbereichen (vom Röntgenlicht bis hin zum sub-mm-Bereich).
Unter Verwendung von Archiv-Daten kann auch ein zukünftiger Praktikumsversuch konzipiert werden.

Projekt 2.4 (Bachelorarbeit): Synthetische Spektren heißer Sterne — der Einfluss unterschiedlicher Modellatome (J. Puls, uh101aw@usm.lmu.de)

Die physikalischen Parameter heißer Sterne werden hauptsächlich durch den Vergleich von beobachteten und synthetischen Spektren ermittelt, wobei letztere mit Hilfe sog. Modellatmosphärencodes berechnet werden. Ein äußerst wichtiger Bestandteil dieser Simulationen bildet die Beschreibung der unterliegenden atomaren Prozesse (Strahlung und Stöße) im Rahmen sog. Modellatome. Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss unterschiedlicher Modellatome (die bereits vorliegen) auf die synthetischen Spektren zu quantifizieren, und zwar für ein repräsentatives Modellgitter heißer Sterne.

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

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

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

Für extrem massereiche Sterne, die in Starburst-Clustern durch Kollisions- und Verschmelzungsprozesse entstehen und deren Massen bei bis zu 3000 Sonnenmassen liegen, sollen mit einem bestehenden einfach zu bedienenden Programm Massenverlustraten für ein Modellgitter berechnet werden (s. http://www.usm.uni-muenchen.de/people/adi/RevBer/HotStars-OForT-Mod.html). Die berechneten Werte sind erforderlich um die Entwicklung dieser Objekte zu beschreiben und zu überprüfen, ob sich daraus durch weitere Verschmelzungsprozesse supermassereiche Schwarze Löcher bilden können.

Projekt 2.7 (Bachelorarbeit): Warum sind Supernovae vom Typ Ia (SN Ia) kalibrierbare Standardkerzen? (P. Hultzsch, pjnh@usm.lmu.de, A. W. A. Pauldrach, T. Hoffmann)

Mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation sollen synthetische Lichtkurven für SN Ia mit verschiedenen ⁵⁶Ni-Massen berechnet und so deren grundlegende Eigenschaften erarbeitet werden (Cappellaro et al. 1997). Durch Vergleich beobachteter Lichtkurven (aus Archiven, z. B. aus “The Online Supernova Spectrum Archive”, http://suspect.nhn.ou.edu/) mit den synthetischen Lichtkurven soll die bei der Explosion erzeugte ⁵⁶Ni-Masse und mit Hilfe der Phillips-Relation die absolute Helligkeit und damit die kosmologische Entfernung abgeschätzt werden (Phillips 1993, Mazzali et al. 2001).

Projekt 2.8 (Bachelorarbeit): Erweiterung von vorhandenen UV Beobachtungen eines Samples von Zentralsternen Planetarischer Nebel mit FUSE-Daten (C. Kaschinski, corni@usm.lmu.de, A. W. A. Pauldrach, T. Hoffmann)

Ziel ist es, die vorhandenen beobachteten UV-Spektren eines ausgewählten Samples von Zentralsternen Planetarischer Nebel mit FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) Daten zu erweitern. Die aus dem Datenarchiv MAST (http://archive.stsci.edu/) entnommenen Daten sollen aufbereitet und mit bestehenden UV-Spektren kombiniert werden. Ein abschließender Vergleich der erweiterten Beobachtungen mit bereits gerechneten synthetischen Spektren (Pauldrach et al. 2004) soll neue Erkenntnisse liefern.

Projekt 2.9 (Bachelorarbeit): Farben und Extinktion von Milchstraßen-Sternen im Sloan Digital Sky Survey und im Two Micron All Sky Survey (S. Seitz, stella@usm.lmu.de)

Ziel ist es mittels Farb-Farb-Diagrammen die Eigenschaften von Milchstraßen-Sternen, wie Temperaturen und Metallizitäten, als Funktion der Helligkeit und Position zu charakterisieren. Der Einfluss der Vordergrund-Extinktion (Staub) auf die Farben soll untersucht werden. Die Daten sollen mit synthetisch berechneten Farb-Farb-Diagrammen verglichen werden (aus der Faltung von Sternspektren mit Filterfunktionen). Die photometrischen Daten für die Sterne stehen aus den SDSS und 2MASS Surveys zur Verfügung.

3. Galaxien

Projekt 3.1 (Bachelorarbeit): Der Andromeda (M31) Katalog (A. Riffeser, arri@usm.lmu.de)

Im Rahmen aktueller großflächiger M31-Beobachtungen (Pan-STARRS) wird erwartet, dass tausende bereits früher analysierter und katalogisierter Sterne neu vermessen und besser klassifiziert werden können. Bestehende Sternkataloge sollen gesammelt und ausgewertet werden. Informationen über die Helligkeiten in unterschiedlichen Filterbereichen und die zeitlichen Helligkeitsvariationen der Sterne sollen in einer Datenbank neu erfasst werden. Ein Gesamtkatalog soll ermöglichen, gezielt Informationen über bestimmte Sterntypen abzurufen und wissenschaftlich auszuwerten.

Projekt 3.2 (Masterarbeit): Messung der Massenverteilung elliptischer Galaxien mit dem Gravitationslinseneffekt und Hubble-Space-Teleskop-Daten (S. Seitz, stella@usm.lmu.de)

Elliptische Galaxien haben eine genügend hohe Flächenmassendichte in ihren Zentren um Galaxien in ihrem Hintergrund in Mehrfachbilder und Einsteinringe abzubilden (Gravitationslinseneffekt). Derartige Beobachtungen können dazu verwendet werden, die Massenverteilungen dieser Galaxien zu bestimmen. Der Sloan SDSS-III Survey “BOSS” und Huble-Space-Teleskop-Beobachtungen liefern uns viele solcher elliptischen Galaxien mit Rotverschiebungen bis zu z = 0.7, die einen Gravitationslinseneffekt verursachen. Einige der spektakulärsten Gravitationslinsensysteme sollen in dieser Masterarbeit untersucht werden. Ziel ist es, herauszufinden, wie sich die Gesamtmaterie in die baryonische Komponente (Sterne) und die dunkle Materie aufteilt.

Projekt 3.3 (Bachelorarbeit): Dunkle Galaxienhalos und ihre Galaxien (A. Burkert, andi@usm.lmu.de)

Alle Galaxien sind von Halos aus dunkler Materie umgeben, aber wie schwer ist ein dunkler Halo typischerweise für eine Spiralgalaxie oder eine elliptische Galaxie einer bestimmten Masse? Für dieses Projekt sollen die Antworten auf diese Frage aus neuesten Forschungen und Veröffentlichungen über den Gravitationslinseneffekt und anderen theoretischen Modellen erarbeitet und zusammengefasst werden.

Projekt 3.4 (Bachelorarbeit): Schwarze Löcher in elliptischen Galaxien (A. Burkert, andi@usm.lmu.de)

Alle schweren elliptischen Galaxien enthalten mit hoher Wahrscheinlichkeit massereiche Schwarze Löcher. Diese können sich bei der Verschmelzung von zwei Spiralgalaxien bilden. Für dieses Projekt sollen hochaufgelöste Computersimulationen von wechselwirkenden Galaxien analysiert werden und die Eigenschaften der entstehenden Schwarzen Löcher im Detail untersucht werden. Die Software zur Analyse, sowie die Simulationen, werden zur Verfügung gestellt.

Projekt 3.5 (Bachelorarbeit): Die Entstehungsgeschichte der Milchstraße (A. Burkert, andi@usm.lmu.de)

Ziel dieses Projektes ist es, die Eigenschaften der Milchstraße und verschiedene Theorien ihrer Entstehung aus der Fachliteratur zu erarbeiten und zusammenzufassen. Zusätzlich stehen numerische Methoden zu Verfügung, mit deren Hilfe man verschiedene Entstehungsgeschichten testen kann.

Projekt 3.6 (Bachelorarbeit): Dynamos in Galaxien (Harald Lesch, lesch@usm.lmu.de, Hanna Kotarba)

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

Projekt 3.7 (Bachelorarbeit): Zur Ausbreitung kosmischer Strahlung in der Milchstraße (Harald Lesch, lesch@usm.lmu.de, Hanna Kotarba)

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

Projekt 3.8 (Bachelorarbeit): Das Alter einer Galaxie (R. Saglia, saglia@mpe.mpg.de)

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

Projekt 3.9 (Bachelor-/Masterarbeit): Die Modellierung der Dynamik von stellaren Scheiben (R. Saglia, saglia@mpe.mpg.de, J. Thomas, jthomas@mpe.mpg.de)

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

Projekt 3.10 (Bachelorarbeit): Massenbestimmung von supermassereichen schwarzen Löchern in Galaxienzentren (R. Saglia, saglia@mpe.mpg.de)

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

4. Kosmologie

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

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

Projekt 4.2 (Masterarbeit): Bestimmung der Massenverteilung von Galaxienhaufen mit dem schwachen Gravitationslinseneffekt (S. Seitz, stella@usm.lmu.de)

Galaxienhaufen sind massereiche Strukturen, die einen Gravitationslinseneffekt auf Galaxien in ihrem Hintergrund hervorrufen. In ihren Zentren ist die Lichtablenkung stark und es können mehrfach abgebildete Galaxien und Giant Arcs auftreten. In den Außenregionen ist die Lichtablenkung zwar schwächer, aber immer noch bessbar, weil dann die Formen von Hintergrundgalaxien verzerrt werden. Die Messung dieser Verzerrungen (schwacher Linseneffekt) kann in eine Massenbestimmung des Vordergrundhaufens übersetzt werden. Wir laden Studenten mit Interesse in Beobachtungen, Daten Analyse und Fähigkeiten in der Untersuchung theoretischer Modelle ein an den Arbeiten unserer Gruppe teilzunehmen. Abhängig von den Präferenzen der Studenten kann das Projekt mehr theoretisch oder beobachtungsnäher formuliert werden. Es können mehrere Studenten gleichzeitig an diesen Projekten arbeiten. Daten für dieses Projekt sind verfügbar von ESO Teleskopen, von Surveys wie Pan-STARRS, und in Zukunft auch von KIDS und DES. Weitere Daten werden mit unserer neuen Weit-Feld-Kamera am gerade aufgebauten 2-m Wendelstein Fraunhofer-Teleskop genommen werden.

Projekt 4.3 (Masterarbeit): Bestimmung der Massenverteilung von Galaxienhaufen mit dem starken Gravitationslinseneffekt (S. Seitz, stella@usm.lmu.de)

Projekt 4.4 (Masterarbeit): Der dunklen Energie auf der Spur: neue Methoden zur Messung der Lichtverteilung von Galaxien (S. Seitz, stella@usm.lmu.de, D. Grün, dgruen@usm.lmu.de)

Dieses Projekt ist für Studenten mit viel Kreativität, Neugier, theoretischen Interessen und Programmierkenntnissen. Das EUCLID-Satelliten-Projekt wurde von der ESA im October 2011 in das Cosmic-Vision-Programm aufgenommen. EUCLID zielt darauf ab, den Grund für die beschleunigte Expansion des Universums herauszufinden, der in der Existenz einer Dunklen Energie oder der Abweichung von der Allgemeinen Relativitätsstheorie begründet sein könnte. Einer der Hauptziele der EUCLID-Mission wird die Messung der Dichtefluktuationen im Universum und ihr Wachstum mit der Zeit mit Hilfe des Gravitationslinseneffekts sein. Diesen Linseneffekt der Dichtefluktuationen auf die Form von Hintergrundgalaxien bezeichnet man als “Cosmic Shear”. Der Effekt ist sehr klein. Sein Messung verlangt die Form von Galaxien extrem genau zu bestimmen, und künstliche Verzerrungen, die z. B. von der Optik der Satellitenkamera oder von der Datenaufbereitung stammen können, zu entdecken und aus der Messung zu eliminieren. Unsere Gruppe hat einige neue Ideen zur Messung von Cosmic Shear entwickelt und möchte diese Arbeit in Zukunft intensivieren.

Projekt 4.5 (Bachelorarbeit): Die Entwicklung der Größe der Galaxien (R. Saglia, saglia@mpe.mpg.de)

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

5. Numerische Astrophysik

Bachelor- und Masterarbeiten auf dem Gebiet der Numerischen Astrophysik in der CAST-Gruppe sind jederzeit möglich. Speziell auf den Gebieten der Planetenentstehung, Sternentstehung, Galaxienentstehung und der Entstehung von großskaligen Strukturen vergeben wir jederzeit aktuelle Themen auf Anfrage bei A. Burkert (burkert@usm.lmu.de), B. Ercolano (ercolano@usm.lmu.de) und K. Dolag (dolag@usm.lmu.de). Mehr Informationen über aktuelle und abgeschlossene Projekte finden sich auf der Homepage der CAST-Gruppe.

Letzte Änderung 03. April 2012 11:02 durch Webmaster (webmaster@usm.uni-muenchen.de)