Motivation für CAS@MPE
Die neue Generation von Teleskopen und Spektrometern mit hoher Auflösung im Millimeter-, Submillimeter-und Infrarotbereich liefern uns eine Fülle von atomaren und molekularen Daten, was die Notwendigkeit unterstreicht, die Übergangsfrequenzen (Widicus Weaver et al. 2013) und die Kollision/Raten-Koeffizienten genau zu bestimmen und mit astrochemischen Modellen genaue Vorhersagen zu treffen. Nur dann können wir die Beobachtungen richtig deuten und unser Verständnis vom nahen und fernen Universum sowie auch unserer Herkunft vertiefen (Caselli & Ceccarelli 2012; Ceccarelli, Caselli et al 2014).
Die umfassenden Möglichkeiten des Herschel-Weltraumobservatoriums, der IRAM 30m-Antenne und des Plateau de Bure Interferometer (PdBI,bald: Northern Extended Millimeter Array, NOEMA), des Atacama Large Millimeter/Submillimeter-Array (ALMA), des Atacama Pathfinder Experiment (APEX), des Stratosphären-Observatoriums für Infrarot-Astronomie (SOFIA), des Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA) und des zukünftigen Square Kilometer Array (SKA) mit ihren breitbandigen spektralen Aufzeichnungsmöglichkeiten tatsächlich zu nutzen, stellt eine große Herausforderungen für die jetzigen und zukünftigen Astrophysiker dar.
Die vier erforderlichen Schritte um die physikalisch/chemische Struktur, einschließlich der Kinematik, eines astrophysikalischen Objekts zu messen: (1) spektroskopische Beobachtungen; (2) Identifizierung der Linien und Spezies; (3) Ableitung der physikalischen Struktur und Kinematik mit Modellen zum Strahlungstransport, die genaue Kollisionskoeffizienten benötigen, und (4) chemische Modelle, welche die in Schritt 3 abgeleitete physikalische Struktur benötigen sowie genaue Geschwindigkeitskoeffizienten.
Wie in der Abbildung gezeigt, können spektroskopische Beobachtungen nur dann richtig interpretiert werden, wenn die Linien gut identifiziert werden und wenn Modelle zum Strahlungstransport und chemische/physikalische Modelle (Schritte 2-4 in der Abbildung) gut verstanden sind. Solange die richtigen Werkzeuge für die Interpretation der Daten fehlen, muss ein großer Aufwand in die Schritte 2-4 investiert werden, um die Daten der besten Instrumente, die je gebaut wurden, voll auszuschöpfen.
Dies ist die Motivation hinter dem Zentrum für astrochemischen Studien (CAS) am MPE, dessen Struktur hier erklärt wird.