Neues Fenster zum frühen Universum

Die Milchstraße über dem ALMA-Teleskopverbund (c) ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), C. Padilla
Die Milchstraße über dem ALMA-Teleskopverbund (c) ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), C. Padilla

Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Cardiff sehen für Astrophysiker gute Zeiten heraufziehen: Mit einer neuartigen Methode lassen sich detaillierte Informationen über die Galaxien am Rande des Universums gewinnen. Das konnten die Forscher in einer Simulation mit zwei der weltweit schnellsten Supercomputer zeigen. Im Zentrum der neuen Beobachtungsstrategie steht das Radioteleskop ALMA. Es steht in 5.000 Metern Höhe in der chilenischen Atacama-Wüste – an einem der trockensten Orte der Erde.

Informationen über die Galaxien am Rande des Universums zu erhalten, ist äußerst schwierig. Zu sehr „verdünnen“ sich die Signale dieser Himmelsobjekte bei ihrer viele Milliarden Jahre dauernden Reise durch das All.

Besonders kompliziert ist die Abschätzung, wie viel molekularer Wasserstoff in den Galaxien vorhanden ist. Molekularer Wasserstoff sendet so gut wie keine Strahlung aus. Doch Astrophysiker interessieren sich gerade für die Menge dieses Elements: Molekularer Wasserstoff ist der Grundbaustein für neue Sterne. Je mehr davon in den Gaswolken einer Galaxie enthalten ist, desto mehr Sterne entstehen dort also.

Der Kohlenstoff-Trick

Astrophysiker bedienen sich daher momentan eines Tricks, um die Menge molekularen Wasserstoffs zu bestimmen: Sie messen stattdessen die Kohlenmonoxid-Menge in den Wolken – Kohlenmonoxid leuchtet weitaus stärker als molekularer Wasserstoff. Mit einem komplexen Verfahren lässt sich aus dem Kohlenmonoxid-Signal die Wasserstoff-Menge abschätzen. Diese Methode ist allerdings ungenau und fehleranfällig.

„Wir konnten zeigen, dass sich die Strahlung neutralen Kohlenstoffs viel besser dazu eignet, weit entfernte Galaxien zu beobachten“, sagt Dr. Padelis Papadopoulos von der Universität Cardiff. „Die Messwerte erlauben eine sehr genaue Abschätzung, wie viel molekularer Wasserstoff vorhanden ist.“ Leider wird die Strahlung neutralen Kohlenstoffs nahezu komplett von der Erdatmosphäre absorbiert. Schuld ist der Wasserdampf in der Luft – er wirkt gegenüber dem Kohlenstoff-Signal wie eine starke Sonnenbrille.

Seit einigen Jahren gibt es jedoch in der chilenischen Atacama-Wüste ein neues Radioteleskop, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (abgekürzt ALMA). Dort in 5.000 Metern Höhe ist es so extrem trocken, dass das Teleskop die Kohlenstoff-Strahlung ohne Probleme auffangen kann.

Blick 12 Milliarden Jahre in die Vergangenheit

„Nach unseren Berechnungen kann ALMA Galaxien detektieren, deren Signal mehr als 12 Milliarden Jahre zu uns unterwegs war“, sagt Matteo Tomassetti, Doktorand der Universität Bonn und Erstautor der Publikation. „Was noch wichtiger ist: Wir können erstmals genau bestimmen, wie viel molekularer Wasserstoff in diesen Galaxien vorhanden ist.“

Der Bonner Astrophysiker Professor Dr. Cristiano Porciani spricht von einem neuen Fenster zum jungen Universum. „Unsere theoretische Arbeit wird bedeutende Auswirkungen auf die beobachtende Astronomie haben“, betont er. „Sie wird uns helfen, den mysteriösen Ursprung der Galaxien besser zu verstehen.“

Der Erfolg ist auch ein Resultat europäischer Zusammenarbeit: Für die Simulation nutzten die Wissenschaftler zwei extrem schnelle Supercomputer der Universitäten in Edinburgh und Oslo. Dass sie auf diese Rechnerkapazitäten zurückgreifen konnten, verdanken sie einer europaweiten Initiative zur Bündelung von Rechenleistung (Partnership for Advanced Computing in Europe, PRACE). Die Studie wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 956 sowie durch die internationale Max Planck  Forschungsschule gefördert.

Publikation: M. Tomassetti, C. Porciani, E. Romano-Díaz, A. D. Ludlow, P. P. Papadopoulos: Atomic carbon as a powerful tracer of molecular gas in the high-redshift Universe: perspectives for ALMA; MNRAS Letters; doi: 10.1093/mnrasl/slu137

Quelle/Text/Redaktion: www.uni-bonn.de

Hilfe bei Schuppenflechte

Allein in Deutschland leiden knapp zwei Millionen Menschen an Schuppenflechte. Diese nicht ansteckende Krankheit führt oft zu sozialen und seelischen Problemen, die Betroffene und Angehörige schwer belasten. Am Mittwoch, 29. Oktober, lädt die Klinik für Dermatologie und Allergologie des Universitätsklinikums Bonn zusammen mit dem Psoriasisnetzwerk Bonn/Rhein-Sieg zum Welt-Psoriasistag Betroffene, behandelnde Ärzte und Interessierte zu einer Informationsveranstaltung ein. Die kostenlose Veranstaltung „Schuppenflechte aktiv begegnen“ findet von 17:30 bis 19:30 Uhr im Hörsaalgebäude neben der Universitätsklinik für Dermatologie, Sigmund-Freud-Str. 25, statt.

Psoriasis, besser bekannt als Schuppenflechte, ist eine entzündliche Hauterkrankung. Sie ist chronisch und wird vererbt. Typisch sind scharf begrenzte, rote, mit silberweißen Schuppen bedeckte Flecken. Einige Patienten klagen über Juckreiz. Sogar die Nägel sind oft bis zu einer völligen Zerstörung der Nagelplatte betroffen. Bei jedem sechsten Patienten kommt es zu einer sogenannten Psoriasis-Athritis, einer schmerzhaften Beteiligung der Gelenke, die mit Schwellung und Bewegungseinschränkungen einhergeht. „Wir wollen Betroffenen Mut machen, sich nicht zu isolieren und ärztliche Hilfe in Anspruch zu nehmen. Dies ist besonders wichtig, da durch Entzündungszellen im Blut ein erhöhtes Schlaganfall- und Herzinfarktrisiko besteht. Viele Patienten sind darüber allerdings nicht informiert oder suchen aufgrund negativer Therapieerfahrungen keinen Arzt auf“, sagt Dagmar Wilsmann-Theis, Oberärztin an der Klinik für Dermatologie und Allergologie des Universitätsklinikums Bonn.

Diesen Problemen begegnen Dermatologen nun durch regionale Netzwerke. Auf der Veranstaltung anlässlich des Welt-Proriasistages stellt sich das Regionale Proriasisnetz Bonn/ Rhein-Sieg PsoNet, ein von Hautärzten gegründeter Verein, vor. Ziel ist, einen offenen Umgang mit Schuppenflechte zu schaffen und so die Lebensqualität der Patienten zu verbessern. Zudem informieren Dr. Wilsmann-Theis und der Sportwissenschaftler Dr. Dr. Michael Despeghel über verschiedene Therapiemöglichkeiten sowie die positiven Auswirkungen eines aktiven und gesunden Lebensstils.

Quelle/Text/Redaktion: www.uni-bonn.de

Gründe für das Altern weiter ungeklärt

Das Foto zeigt einen Wurm, dessen Mitochondrien dank des Sensor-Farbstoffs gelb leuchten; hiervor gelegt ist das Strukturmodell des Farbstoffs. Autorenhinweis: (c) Dr. Markus Schwarzländer, Uni Bonn
Das Foto zeigt einen Wurm, dessen Mitochondrien dank des Sensor-Farbstoffs gelb leuchten; hiervor gelegt ist das Strukturmodell des Farbstoffs. Autorenhinweis: (c) Dr. Markus Schwarzländer, Uni Bonn

Es war eine kleine Sensation

Es war eine kleine Sensation, was chinesische Forscher vor einigen Monaten in der Zeitschrift Nature berichteten: Sie schienen den Grund dafür gefunden zu haben, warum Lebewesen altern. Jetzt hat ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Bonn eine Grundannahme des Nature-Artikels widerlegt. Die Ursachen für das Altern sind also weiterhin ungeklärt.

Die chinesische Arbeit hatte in Fachkreisen weltweit Aufsehen erregt. Die Forscher hatten mit einer simplen Messung bei wenige Tage alten Fadenwürmern voraussagen können, wie lange diese Tiere leben würden.

Dazu hatten sie in ihre Versuchstiere einen fluoreszierenden Farbstoff namens cpYFP eingeschleust, und zwar genau in die Kraftwerke der Zellen, die Mitochondrien. Mitochondrien gibt es in den meisten lebenden Organismen. Sie stellen die Energie für alle Lebensprozesse bereit.

Viele Biologen sehen die Mitochondrien als die wesentliche biologische Uhr an, die die Alterungsprozesse vorantreibt. Als Ursache vermuten sie hochreaktive Moleküle, die bei der Arbeit der Kraftwerke freigesetzt werden: die so genannten freien Radikale. Diese reagieren mit anderen Zellmolekülen und schädigen sie dadurch. Dadurch wird die Zelle immer weniger leistungsfähig, bis sie stirbt.

Diese Theorie ist nicht neu – erstmals wurde sie bereits vor fast 40 Jahren formuliert. Bis heute hat aber niemand schlüssig den Link zwischen Mitochondrien-Aktivität, der Entstehung freier Radikale und dem Altern nachweisen können. En-Zhi Shen und seinen Kollegen schien das nun gelungen zu sein. Sie nutzten cpYFP als Radikal-Detektor. Und tatsächlich: Je häufiger der Farbstoff in der Jungend der Tiere aufleuchtete – je mehr freie Radikale sie also anscheinend produzierten –, desto kürzer lebten die Würmer.

Ein internationales Forscherteam hat nun jedoch eine Grundannahme der Studie widerlegt. Demnach ist cpYFP überhaupt nicht dazu in der Lage, freie Radikale zu messen. Stattdessen sind die Signale des Farbstoffs auf  Schwankungen des pH-Werts in den Mitochondrien (also ihres Säuregrades) zurückzuführen.

„Aus den Daten lässt sich also nicht der Schluss ziehen, dass die Menge der freien Radikale in Mitochondrien die Lebensspanne bestimmt“, betont Dr. Markus Schwarzländer, Nachwuchsgruppenleiter an der Universität Bonn und Erstautor der Publikation. „Zur Beantwortung dieser Frage ist cpYFP ungeeignet.“ Dennoch sei der Zusammenhang zwischen der Intensität der Farbstoff-Signale und der Lebensspanne der Würmer äußerst spannend. „Wir können uns nun darauf konzentrieren, seine wirkliche Bedeutung zu ergründen.“

Die neue Studie erscheint in Kürze ebenfalls im Fachblatt Nature. An der Arbeit waren 28 Wissenschaftler aus 9 Ländern beteiligt. Geleitet wurde sie von Forschern der Universität Bonn, des Deutschen Krebsforschungszentrums Heidelberg sowie des Medical Research Council in Cambridge, England.

Publikation: Markus Schwarzländer et al.: The ‘mitoflash’ probe cpYFP does not respond to superoxide; Nature Band 514  Ausgabe 7523; doi: 10.1038/nature13858

Quelle/Text/Redaktion: uni-bonn.de

Prüfung der Arbeitsplatzbeleuchtung

Beleuchtung_am_Arbeitsplatz~1_ZoomImagelargeSchlecht beleuchtete Arbeitsbereiche strengen die Augen an und begünstigen Fehlhaltungen, die Verspannungen auslösen können. Zudem kommt es leichter zu Fehlern und Unfällen. „Tageslicht ist für den Körper des Menschen ein wichtiger Taktgeber“, erläutert Werner Lüth, Sicherheitsexperte bei TÜV Rheinland. An einem Computerarbeitsplatz sollte der Monitor für blendfreies Sehen nicht vor dem Fenster platziert sein, sondern parallel dazu. Als Beleuchtung ist eine Kombination aus direktem und indirektem, von der Decke oder den Wänden reflektiertem Licht vorteilhaft. Kommt eine Arbeitsplatzleuchte hinzu, können die Lichtverhältnisse an den persönlichen Bedarf angepasst werden. „Individuelle Lichtgestaltung kommt Älteren entgegen. Da die Sehleistung mit dem Alter abnimmt, brauchen sie für die gleiche Tätigkeit mehr Licht als Jüngere“, erläutert Lüth.

TÜV Rheinland unterstützt zahlreiche Unternehmen im Rahmen der arbeitsmedizinischen und sicherheitstechnischen Betreuung bei der Optimierung der Beleuchtung an den Arbeitsplätzen. Aktuelle Vorschriften sehen beispielsweise für einen Büroarbeitsplatz eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux vor. Für ältere Menschen kann eine höhere Beleuchtungsstärke von 750 bis 1.000 Lux für ein ermüdungsfreies Lesen sinnvoll sein. Wie viel Lux auf der Fläche ankommen, hängt von der Leistung und der Art des Leuchtmittels sowie von der Entfernung der Lichtquelle von der Arbeitsfläche ab. Eine ungefähre Vorstellung von der Helligkeit der Lux-Werte geben folgende Vergleiche: Sonnenlicht am Mittag im Sommer hat eine Beleuchtungsstärke von 100.000 Lux, dunkle Gewitterwolken entsprechen etwa 1.000 Lux.

„Für die Arbeit am Bildschirm und das Erkennen von Farben sind neutralweißes und tageslichtweißes Licht am besten geeignet. Sie ermöglichen zudem, Warnfarben deutlich wahrzunehmen und erhöhen so die Sicherheit. Sichere, beispielsweise von TÜV Rheinland zertifizierte Leuchten, erkennen Verbraucher an Prüfzeichen wie dem GS-Zeichen“, so Werner Lüth.

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