Allgemeines
Lehrende
Björn Poppe
Philipp Huke
Jutta Kunz
Veranstaltung
Vertiefende Beobachtungstechniken der Astrophysik (5.04.4103c F-Praktikum Physik)
Modul
prx108 – Berufsfeldbezogenes Praktikum
Studiengang
Physik
Engineering Physics
Fakultät
Fakultät V – Mathematik und Naturwissenschaften
Institut
Institut für Physik
Semester
SoSe 2022
Turnus
Exkursion und Seminar
Anzahl Studierende
8
KP des Moduls
6
Prüfungsform
Seminar, Exkursion und Projektbericht
Kategorien
Exkursion zum C2PU nach Nizza
Forschendes Lernen
Mathematik und Naturwissenschaften
Online-Meetings
Praktikum
Seminar
Stud.IP
Die Astronomie und Astrophysik üben eine große Faszination auf Studierende aus. Aufgrund der Vielzahl der notwendigen Beobachtungen in der Astronomie eignet sich dieser Bereich insbesondere für die Forschende Lehre. Studierende werden in diesem Projekt an Forschungsfragen herangeführt und mit notwendigen Techniken für die Planung von Experimenten bzw. der Beobachtung und Datenanalyse vertraut gemacht. Das Projekt beinhaltet neben einer Versuchsplanung eine einwöchige Messkampagne an den 1m-Teleskopen unseres Kooperationspartners C2PU am Observatoire de la Côte d’Azur in den französischen Alpen. Ziel ist es, dass die Studierenden nach dieser Ausbildung in der Lage sind die Techniken der lichtoptischen Astronomie anzuwenden, die Auswertemethoden selbstständig zu verwenden und befähigt sind Forschungsfragestellungen zu analysieren und durchzuführen. Die Veranstaltung wurde im Jahre 2014 konzipiert, im Jahre 2015 mit dem Preis der Lehre in der Kategorie „Forschungsorientierte Lehre“ der CvO ausgezeichnet und seitdem regelmäßig angeboten. Typischerweise nehmen 7-10 Studierende aus den naturwissenschaftlichen Bereichen und 3 Betreuende an der Veranstaltung teil. Diese kann entweder als 6 CP Veranstaltung oder als Block-Praktikum für Physik Studierende im Rahmen des Fortgeschrittenen Praktikums gewählt werden.
Inhalte und Lernziele
Den Studierenden stehen die vier grundlegenden Verfahren der astronomischen Datenanalyse zur Verfügung, die wesentlicher Bestandteil moderner Forschungsfragen sind: Neben der Abbildung von Objekten, werden die Methoden der Photometrie (Helligkeitsverlauf von Sternen und Objekten), die Astrometrie (Positionsbestimmung von Objekten) sowie die Spektroskopie (chemische Zusammensetzung der Objekte anhand der Analyse des emittierten Lichtes) erlernt. Den Studierenden wird im Rahmen der Versuchsplanung eine weitestgehende Freiheit bei der Wahl der durchzuführenden Projekte gelassen. Eine hohe Begeisterung haben die Studierenden bisher für die Analyse sogenannter Exoplaneten-Transits (Detektion von Planten außerhalb des Sonnensystems) sowie der Positionsbestimmung von Kleinplaneten im Asteroidengürtel entwickelt. Beides sind wesentliche Fragestellungen der modernen Astrophysik, letztere auch einer der Schwerpunkte der Beobachtungen in Oldenburg. Die Betreuung vor Ort am C2PU findet in englischer Sprache statt, sodass die Studierenden die Verwendung dieser Wissenschaftssprache am konkreten Beispiel erlernen und vertiefen können.
Die Studierenden werden im Rahmen eines Seminars auf die grundlegenden und aktuellen Fragestellungen der Astronomie vorbereitet. Durch eine Mischung von eigenen Vorträgen und Vorlesungen werden die Grundlagen geschaffen und alle Studierenden auf ein vergleichbares Wissensniveau gebracht. Zum Einsatz kommen hier auch fachspezifische Paper und Alert-Systeme, die Observatorien weltweit über Neuentdeckungen informieren oder zu Nachbeobachtungen auffordern.
Im Rahmen eines Blockseminars entscheiden dann die Studierenden in welche Beobachtungskategorie sie ihren Schwerpunkt für ihr anschließendes Projekt einordnen wollen. Beispiele sind hier die Nachverfolgung von Kleinplaneten, Exo-Planeten oder aber auch von aktuellen Stern-Explosionen. Nach Verfassung einer Beobachtungsliste wird diese den Kooperationspartnern am C2PU zur Verfügung gestellt, von diesen geprüft und gemeinsam mit der Gruppe nochmals besprochen und optimiert.
Die zentralen Forschungsmethoden (Bedienung der Teleskope, Bildaufnahme, Photometrie, Astrometrie, Spektroskopie) werden im Rahmen der vorbereitenden Veranstaltungen erlernt. Für „Neueinsteigende“ wird eine Intensiveinführung angeboten. Am C2PU findet zudem eine tägliche zusätzliche Einführung statt, die im Rahmen einer gemeinsamen Rekapitulation in die Methoden der nächtlichen Aufgaben einführt.
Durchführung der Forschungsfrage
Zur Durchführung der Forschungsfrage reisen die Studierenden zusammen mit 3 Betreuenden (2 Studierende, 1 Professor/WiMi) zum C2PU und verbringen eine Woche auf der Sternwarte (Unterbringung im Gästehaus). Unter Anleitung der dortigen Kooperationspartner werden die Messungen/Beobachtungen durchgeführt und teilweise vor Ort ausgewertet.
Prüfungen
Die Ergebnisse werden nach der Rückkehr im Rahmen eines Protokolls und eines Vortrags präsentiert und diskutiert.
Erfahrungen und Bewertung
Die Studierenden lernen in dieser Woche vor Ort den praktischen Umgang mit Teleskopen und deren Einbindung in komplexere Forschungsfragen. In den vergangenen Jahren haben wir diese Veranstaltung online angeboten und die Teleskope aus Oldenburg ferngesteuert. Der Besuch vor Ort und das „Erleben“ der eingesetzten Teleskope ist jedoch für das Erlernen der Techniken von großer Bedeutung. Insgesamt muss man sagen, dass die Studierenden eine hohe Motivation mitbringen müssen, da sie praktisch für eine Woche den Tag/Nacht Rhythmus komplett ändern müssen (die Beobachtungen finden häufig in der kompletten Zeit der Dunkelheit statt). Eine Reihe von Studierenden können danach für eine weitere Vertiefung in diesem Bereich gewonnen werden.