Потсдамський астрофізичний інститут Лейбніца ( , AIP) — німецький науково-дослідний інститут. Він є наступником Берлінської обсерваторії, заснованої 1700 року, і Потсдамської астрофізичної обсерваторії, заснованої 1874 року. Остання була першою у світі обсерваторією, яка зосереджувала свою роботу на дослідженнях у галузі астрофізики. Сучасний інститут заснували 1992 року внаслідок реорганізації після возз'єднання Німеччини.

Інститут фінансується приватними коштами та є членом Наукового товариства Лейбніца. Розташований у районі Бабельсберг федеральної землі Бранденбург, на захід від Берліна. До структури інституту також належать сонячна обсерваторія Вежа Айнштайна та великий рефракторGreat Refractor telescope at Telegrafenberg на Телеграфенберзі в Потсдамі.

Основні напрями досліджень інституту — космічні магнітні поля (магнітогідродинаміка) різних масштабів та позагалактична астрономія. Астрономічні й астрофізичні дослідження інституту охоплюють геліофізику, фізику зір, зоряну еволюцію, формування й еволюцію галактик, а також космологію.

Інститут також розробляє наукові технології у галузях спектроскопії та роботизованих телескопів. Він є партнером проєкту Великий бінокулярний телескоп в Аризоні, побудував роботизовані телескопи на Тенерифе та в Антарктиді, а також розробляє астрономічні прилади для великих телескопів, зокрема для Дуже великого телескопа в Європейській південній обсерваторії. Інститут реалізовує кілька проєктів у галузі .

Історія

Походження Історія астрономії в Потсдамі фактично почалася в Берліні 1700 року. За ініціативою Готфріда Лейбніца 11 липня 1700 року курфюрст Фрідріх III заснував у Берліні Бранденбурзьке товариство (, згодом — Прусська академія наук). За два місяці до цього державна монополія на видання календарів забезпечила фінансування обсерваторії. До 18 травня призначили першого директора — . Це зробили поспіхом, оскільки прибутки від державного базового календаря, який обсерваторія видавала на основі своїх обчислень, мали стати основним джерелом фінансування академії. Така система фінансування проіснувала до початку XIX століття, хоча базовий календар продовжили обчислювати майже до наших днів (його випуск припинили після падіння НДР 1991 року).

1711 року в Берліні на Доротеенштрассе побудували першу обсерваторію, а 1835 року на Лінденштрассе (поблизу Галльських воріт) завершили будівництво нової обсерваторії за проєктом видатного архітектора Карла Фрідріха Шинкеля. Александер фон Гумбольдт активно сприяв розвитку астрономії своїми знаменитими лекціями «Космос», прочитаними в 1827—1828 роках. Він відіграв важливу роль у залученні коштів як на будівництво обсерваторії, так і на придбання наукових приладів.

Берлінська обсерваторія здобула світову славу після того, як 1846 року Йоганн Готфрід Галле відкрив планету Нептун. Важливими також стали відкриття анодних променів, здійснене 1886 року у фізичній лабораторії обсерваторії, та відкриття 1888 року .

Останні дві наукові події відбулися тоді, коли обсерваторія вже входила до складу Берлінського університету, а її директором був Вільгельм Юліус Ферстер. Саме він заклав підвалини розвитку астрономічних обсерваторій у Потсдамі: 1874 року було засновано Потсдамську астрофізичну обсерваторію на Телеграфенберзі, а 1913 року Берлінську обсерваторію перенесли до Бабельсберга.

Заснування Потсдамської астрофізичної обсерваторії

У середині XIX століття Густав Кірхгоф і Роберт Бунзен розробили спектральний аналіз. Він дав змогу визначати фізичні параметри та хімічний склад зір за аналізом їхніх спектрів. Ферстер усвідомив можливості цього методу й 1871 року виступив з ініціативою побудови сонячної обсерваторії як пам'ятника кронпринцу, наголосивши на важливості та перспективності досліджень Сонця. Незабаром цю ідею поширили на всю астрофізику.

Місце для обсерваторії обрали на пагорбі Телеграфенберг на південь від Потсдама. У 1832—1848 роках тут діяла ретрансляційна станція військового телеграфу між Берліном і Кобленцом. 1 липня 1874 року заснували Потсдамську астрофізичну обсерваторію. Ще до початку будівництва, яке розпочалося восени 1876 року, Густав Шперер проводив спостереження Сонця з вежі колишнього військового сирітського притулку на Лінденштрассе в Потсдамі. Основний корпус обсерваторії та його обладнання завершили восени 1879 року.

Потсдамською астрофізичною обсерваторією керувала рада директорів, до складу якої входили Вільгельм Ферстер, Густав Кірхгоф і Артур Ауверс. 1882 року єдиним директором обсерваторії став Карл Герман Фоґель. Основну увагу він приділяв зоряній астрофізиці. Він першим успішно визначив променеві швидкості зір фотографічним методом, що привело до відкриття спектрально-подвійних зір.

1899 року компанії і Repsold виготовили для Потсдама один із найбільших у світі рефракторів — Потсдамський великий рефрактор, оснащений об'єктивами діаметром 80 і 50 см, який встановили під куполом заввишки 24 м. Його урочисто відкрив німецький імператор Вільгельм II. Хоча телескоп не виправдав усіх сподівань астрономів, з ним пов'язані два важливі відкриття: відкриття Йоганнесом Гартманом 1904 року міжзоряних ліній кальцію у спектрі спектрально-подвійної зорі δ Оріона та виявлення і Гансом Людендорфом близько 1900 року емісійних ліній кальцію в зоряних спектрах — ознаки активності поверхні зір.

Через десять років директором обсерваторії став один із найвидатніших астрофізиків XX століття — Карл Шварцшильд. За кілька років роботи (1916 року він помер від хронічної хвороби) він зробив фундаментальний внесок в астрофізику та загальну теорію відносності. Лише через кілька тижнів після публікації теорії Айнштайном Шварцшильд знайшов перший розв'язок рівнянь Айнштайна, який нині відомий як розв'язок Шварцшильда і має фундаментальне значення для теорії чорних дір.

Потсдамську астрофізичну обсерваторію пов'язують із теорією відносності Айнштайна й інші важливі події. 1881 року Альберт Майкельсон уперше виконав свої експерименти з інтерферометром у підвалі головної будівлі обсерваторії. Ці досліди мали спростувати рух Землі крізь гіпотетичний світлоносний ефір. Їхні негативні результати отрим1433али теоретичне пояснення лише після появи спеціальної теорії відносності Айнштайна 1905 року.

Метою будівництва сонячного баштового телескопа, зведеного в 1921—1924 роках за ініціативою , була експериментальна перевірка гравітаційного червоного зміщення спектральних ліній Сонця — ефекту, передбаченого загальною теорією відносності Айнштайна. Хоча на той час технічні можливості ще не дозволяли виміряти це зміщення, саме тут започаткували важливі дослідження із сонячної фізики та фізики плазми, а архітектор Еріх Мендельсон створив завдяки цій своєрідній експресіоністській вежі унікальну наукову споруду.

Окрім праць Шварцшильда, у наступні десятиліття світове визнання здобули такі важливі спостережні програми, як Потсдамський фотометричний огляд (), а також видатні дослідження , присвячені сонячній короні.

Перенесення Берлінської обсерваторії до Бабельсберга

Наприкінці XIX століття Берлінська обсерваторія, яку спочатку збудували за межами міста, вже була оточена житловими кварталами, через що проводити наукові спостереження стало майже неможливо. Тому Ферстер запропонував перенести обсерваторію за межі Берліна, де спостережні умови були значно кращими. Для реалізації цього проєкту 1904 року він призначив своїм наступником Карла Германа Струве, колишнього директора Кенігсберзької обсерваторії.

Після пробних спостережень, які Пауль Гутник провів улітку 1906 року, нове місце обрали на пагорбі у східній частині королівського парку Бабельсберг. Держава безкоштовно надала цю земельну ділянку для будівництва обсерваторії. Витрати на нові будівлі та інструменти, що становили 1,5 мільйона золотих марок, вдалося покрити завдяки продажу земельної власності Берлінської обсерваторії. Стару обсерваторію, збудовану за проєктом Шинкеля, згодом знесли. У червні 1911 року в Бабельсберзі розпочалося будівництво нової обсерваторії, а 2 серпня 1913 року її перенесення з Берліна до Бабельсберга було завершено.

Перші нові інструменти доставили навесні 1914 року. 65-сантиметровий рефракторZeiss refractor telescope at AIP — перший великий астрономічний інструмент, виготовлений знаменитим підприємством Carl Zeiss Jena, — встановили 1915 року. Водночас завершення будівництва 122-сантиметрового телескопа-рефлектора122 cm Reflecting Telescope formerly in Babelsberg через Першу світову війну затрималося до 1924 року. Струве загинув унаслідок нещасного випадку 1920 року, а його наступником став Пауль Гутник, який ще 1913 року вперше запровадив у астрономії фотоелектричну фотометрію як об'єктивний метод вимірювання яскравості зір. Після введення в експлуатацію 122-сантиметрового телескопа (на той час другого за розміром у світі) Бабельсберзька обсерваторія стала найкраще оснащеною обсерваторією Європи.

Розвиток фотоелектричного методу дослідження слабкозмінних зір і спектроскопічні дослідження, виконані за допомогою 122-сантиметрового телескопа, принесли Бабельсберзькій обсерваторії міжнародне визнання далеко за межами Європи.

На початку 1931 року до Бабельсберзької обсерваторії приєднали Зоннеберзьку обсерваторію, засновану Куно Гоффмайстером. Протягом понад 60 років там здійснювали фотографічний огляд неба, унаслідок чого сформувався другий за величиною архів астрономічних фотопластинок. Завдяки цьому архіву, а також відкриттю й дослідженню змінних зір, назва Зоннеберга стала широко відомою в астрономічному світі.

Із приходом до влади нацистського режиму астрономія в Потсдамі та Бабельсберзі почала занепадати. Важливу роль у цьому відіграло звільнення єврейських співробітників. Початок Другої світової війни фактично призвів до припинення астрономічних досліджень.

Розвиток після Другої світової війни

Після війни відновлення роботи відбувалося дуже складно. У Потсдамі Вежа Айнштайна зазнала значних пошкоджень унаслідок бомбардувань, а в Бабельсбергу цінні наукові прилади, зокрема 122-сантиметровий телескоп (у його колишній будівлі тепер розташована бібліотека Потсдамського астрофізичного інституту), демонтували й вивезли до СРСР як воєнні репарації. Нині цей 122-сантиметровий телескоп працює в Кримській астрофізичній обсерваторії.

У січні 1947 року Німецька академія наук прийняла Потсдамську астрофізичну обсерваторію та Бабельсберзьку обсерваторію під своє управління, однак астрономічні дослідження відновилися лише на початку 1950-х років.

Директор Потсдамської астрофізичної обсерваторії став редактором фахового журналу Astronomische Nachrichten, який і сьогодні видає Потсдамський астрофізичний інститут. Це найстаріший у світі спеціалізований астрономічний науковий журнал.

У червні 1954 року в Тремсдорфі (за 17 км на південний схід від Потсдама) почала працювати Обсерваторія сонячної радіоастрономіїObservatory for Solar Radio Astronomy  — OSRA (), що входила до складу Потсдамської астрофізичної обсерваторії. Її історія бере початок 1896 року: після відкриття Генріхом Герцом радіохвиль 1888 року співробітники обсерваторії Йоганнес Вільзінг і Юліус Шайнер намагалися виявити радіовипромінювання Сонця. Через недостатню чутливість апаратури їм це не вдалося. Після Другої світової війни Герберт Дене знову розпочав спостереження Сонця в радіодіапазоні в Бабельсберзі, а згодом ці дослідження продовжили в Тремсдорфі.

У жовтні 1960 року в лісі поблизу Таутенбурга, неподалік Єни, урочисто відкрили 2-метровий телескоп, побудований компанією Carl Zeiss Jena, і заснували нову Обсерваторію Карла Шварцшильда. Шмідтівський варіант цього телескопа й досі залишається найбільшою у світі ширококутною астрономічною камерою та був основним спостережним інструментом астрономів НДР.