Data reduction methods for single-mode optical interferometry - Application to the VLTI two-telescopes beam combiner VINCI

The interferometric data processing methods that we describe in this paper use a number of innovative techniques. In particular, the implementation of the wavelet transform allows us to obtain a good immunity of the fringe processing to false detections and large amplitude perturbations by the atmospheric piston effect, through a careful, automated selection of the interferograms. To demonstrate the data reduction procedure, we describe the processing and calibration of a sample of stellar data from the VINCI beam combiner. Starting from the raw data, we derive the angular diameter of the dwarf star Alpha Cen A. Although these methods have been developed specifically for VINCI, they are easily applicable to other single-mode beam combiners, and to spectrally dispersed fringes.Comment: Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics, 17 pages, 19 figure

Beziehungen zwischen verschiedenen Parametern des Energiestoffwechsels und der Eutergesundheit beim Milchrind unter Berücksichtigung des Melksystems

In der vorliegenden Arbeit wurden die Wechselwirkungen zwischen der Eutergesundheit und dem Energiestoffwechsel des Milchrinds im peripartalen Zeitraum unter Berücksichtigung des Melksystems untersucht. Um die Eutergesundheit zu charakterisieren, wurden u. a. Differentialzellbilder der Milch mit der von RANKL (2004) beschriebenen indirekten Methode der Immunfluoreszenzfärbung erstellt. Als Parameter zur Beurteilung der Eutergesundheit wurden die klinische Untersuchung des Euters, die Sekretuntersuchung (grobsinnlich, Schalm-Mastitis-Test und bakteriologische Untersuchung), der somatische Zellgehalt, pH-Wert und das Differentialzellbild der Milch gewählt. Die Beurteilung der Stoffwechselsituation erfolgte anhand der Tagesmilchmenge, der Milchinhaltsstoffe Fett, Eiweiß, Harnstoff und Laktose, des Fett-Eiweiß-Quotienten (FEQ) der Milch sowie der Blutparameter Bilirubin, Alkalische Phosphatase (AP), Aspartat-Amino-Transferase (AST), Creatinkinase (CK), γ-Glutamyl-Transferase (GGT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Freie Fettsäuren (FFS), β-Hydroxybutyrat (BHB) und Insulin-like Growth Factor-I (IGF-I). Desweiteren wurde die Körperkondition mittels Body Condition Score (BCS) und sonographischer Messung der Rückenfettdicke (RFD) und Muskeldicke (MD) bestimmt. Die Ergebnisse führten zu dem Schluss, dass Veränderungen von Parametern des Energiestoffwechsels während des peripartalen Zeitraums mit der Eutergesundheit beim Milchrind und der Zusammensetzung des Differentialzellbilds in Beziehung stehen. Konzentrationsänderungen von v.a. Bilirubin, aber auch von AP, AST, GLDH und BHB gingen mit einer Veränderung der einzelnen Komponenten im Differentialzellbild einher. Dabei korrelierte ein Anstieg der Bilirubinkonzentration mit Veränderungen von drei der vier Zellkomponenten: Makrophagen- und Epithelzellen-Anteil im Differentialzellbild stiegen an, der Lymphozyten-Anteil nahm ab

Einfluss der Beweidungsintensität auf Futteraufnahme und Leistung von Schafen der Steppe der Inneren Mongolei

The present dissertation was conducted within the Sino-German research collaboration “Matter fluxes of grasslands in Inner Mongolia as influenced by stocking rate” (MAGIM), founded by the German research foundation (DFG). The objective of this research unit is the examination of different grazing management systems of sheep in the Inner Mongolian steppe to contribute to the reduce of the severe ecological problems of this region mainly caused by overgrazing. Therefore, a grazing experiment was conducted in the grazing season of 2005 in the Xilin River Basin. To assure accurate measurements of herbage intake of sheep, which is a crucial information for evaluating different grazing managements, the inert marker TiO2 was evaluated for the estimation of fecal output in sheep grazing at the Inner Mongolian steppe. The determination of fecal output is used together with the digestibility of herbage ingested for the prediction of herbage intake, since a direct measurement is not practical. For the evaluation of the inert marker TiO2 administered to sheep orally by daily gelatine capsules for estimating fecal output by marker concentration of fecal grab samples indoor feeding experiments and grazing experiments were conducted to determine fecal recovery, time to reach equilibrium in intake and excretion of TiO2 after initial dosing, diurnal variation in fecal marker concentration, and to validate fecal output estimation with TiO2. Furthermore, frequency of TiO2 administration and grab sampling was examined. In the indoor feeding experiments, fecal recovery of TiO2 was lower (P < 0.001) in hay+concentrate diets than in hay diets with 98.9% and 108.0%, respectively. Furthermore, fecal recovery was higher (P = 0.014) in grazing intensity 5.0 sheep per ha compared to 2.0 sheep per ha with 107.0% and 100.4%, respectively. The significantly higher than 100% fecal recoveries of the hay diets and the high grazing recoveries could be caused by increased ingestion of soil, which contains 2.2 mg/g DM of TiO2. However, the difference in fecal crude ash content between the grazing intensities was small, and therefore did not explain the higher fecal recovery in the high grazing intensity. The equilibrium in intake and excretion of TiO2 was reached five days after initial TiO2 dosing, which is therefore the minimum preliminary period before fecal sample collection. Diurnal variation in fecal TiO2 concentrations was found in a grazing experiment, when fecal grab samples were collected on three different times of the day. The variation in fecal TiO2 concentration was smaller with two times dosing compared with one time dosing of TiO2 per day. This result was confirmed by the comparison of measured fecal output with estimated fecal output by TiO2 concentration in fecal grab samples in an indoor feeding experiment. The estimation of fecal output was more accurate with two time dosing than one time dosing per day. Furthermore, the increase in frequency of grab sampling from one to two per day, improved the accuracy of fecal output estimation. In conclusion, these experiments showed that TiO2 is a reliable marker for estimation of fecal output in grazing sheep. A grazing experiment with six different grazing intensities of sheep (1.5, 3.0, 4.5, 6.0, 7.5, and 9.0 sheep per ha) was conducted in the grazing season of 2005 in the Xilin River Basin. The objectives were to determine the effects of grazing intensity on herbage mass, forage quality, live weight gain, and herbage intake, and to derive an optimal grazing intensity, which realizes a high animal performance in a sustainable ecosystem. The ADG per sheep decreased with increasing grazing intensity (P = 0.018), whereas intake of organic matter and digestible organic matter per sheep tended to decrease (P = 0.090 and P = 0.065, respectively). The assumption that not only DOMI per sheep is responsible for the increasing ADG per sheep with decreasing grazing intensity but also increasing energy requirement for physical activity with increasing grazing intensity caused by low herbage allowance was confirmed by calculations of energy requirements of the sheep. The digestibility of organic matter ingested and offered were not found as influenced by grazing intensity (P = 0.116 and P = 0.471, respectively). Herbage mass decreased from 1500kg DM/ha in grazing intensity 1.5 sheep per ha to 600kg in grazing intensity 9.0 sheep per ha (P = 0.035). The herbage composition was not affected by grazing intensity, except the ADL content (P = 0.039) which increased with grazing intensity. Significant relationships between ADL and digestibility of organic matter ingested as well as herbage intake indicate the high meaning of lignification of the fibre rich herbage (NDF = 726g/kg DM ± 7.1 SE). Herbage intake per ha increased with grazing intensity (P < 0.001), whereas live weight gain per ha was lowest at grazing intensity 1.5 sheep per ha and no differences were found among the other grazing intensities (P = 0.049). Therefore, it can be concluded that short term heavy grazing does not lead to a reduced animal performance per ha, but is even able to feed more animals per ha. However, long term heavy grazing is expected to reduce productivity of the grassland and consequently may reduce animal performance. Since in our one year study long term effects of grazing intensity could not be determined and grassland productivity varies greatly with precipitation in the Inner Mongolian steppe, no reliable recommendation for an optimal grazing intensity could be derived.Die vorliegende Dissertation wurde innerhalb der chinesisch-deutschen Forschergruppe der DFG “Matter fluxes of grasslands in Inner Mongolia as influenced by stocking rate” (MAGIM) angefertigt. Das Ziel dieser Forschergruppe ist es, verschiedene Beweidungsstrategien von Schafen in der Steppe der Inneren Mongolei, China zu untersuchen, um einen Beitrag zur Lösung der schweren ökologischen Probleme dieser Region beizutragen, welche hauptsächlich durch Überbeweidung verursacht werden. Aus diesem Grund wurde ein Weideexperiment in der Vegetationsperiode 2005 im Xilin River Basin durchgeführt. Um eine genaue Messung der Futteraufnahme von weidenden Tieren zu gewährleisten, welche eine wichtige Information zur Bewertung von Beweidungsstrategien liefert, wurde die Eignung des inerten Markers TiO2 zur Schätzung der Kotausscheidung untersucht. Die Schätzung der Kotabgabe wird zusammen mit der Verdaulichkeit der Ration genutzt, um die Futteraufnahme auf der Weide indirekt zu schätzen, da die direkte Schätzung kaum möglich ist. Zur Evaluation der Schätzung der Kotausscheidung über die fäkale Konzentration des inerten Markers TiO2, welcher den Schafen täglich oral in Gelatinekapseln verabreicht wurde, wurden Fütterungs- und Weideversuche durchgeführt, mit dem Ziel die fäkale Wiederfindung, die Zeit bis zum Eintreten des Gleichgewichts in Aufnahme und Ausscheidung nach erster TiO2-Gabe, die Variation der Kotkonzentration des Markers im Tagesverlauf und die Genauigkeit der Schätzung der Kotauscheidung zu bestimmen. Ferner wurden die Effekte der Frequenz der Sammlung von Kotproben und der TiO2-Verabreichung untersucht. In den Stallfütterungsversuchen war die Wiederfindung in den mit Kraftfutter supplementierten Heurationen niedriger mit 98.9% als in den reinen Heurationen mit 108% (P < 0.001). Im Weideversuch wurde mit 107.0% eine höhere Wiederfindung in Schafen der Beweidungsintensität 5.0 Schafe pro ha gefunden als in den Schafen der Beweidungsintensität 2.0 Schafe pro ha (P = 0.014). Die signifikant höheren Wiederfindungen als 100% könnten durch die erhöhte Aufnahme von Erde, welche auf der Versuchsfläche im Mittel 2.2g TiO2/kg Trockensubstanz enthielt. Der Rohaschegehalt im Kot der untersuchten Tiere, welcher mit erhöhter Erdaufnahme ansteigen müsste, unterstützt diese Theorie allerdings nicht. Das Gleichgewicht in Aufnahme und Ausscheidung des TiO2 wurde nach fünf Tagen nach erster TiO2-Gabe erreicht. Daraus resultiert eine notwendige Länge einer Vorperiode vor dem Beginn der Kotsammlung von mindestens fünf Tagen. Es wurde eine Variation der Markerkonzentration im Tagesverlauf bei weidenden Tieren festgestellt, denen an drei - 112 - Zeitpunkten des Tages Kotproben aus dem Rektum entnommen wurden. Diese war allerdings geringer und nicht mehr signifikant, wenn den Tieren zweimal am Tag statt einmal TiO2 verabreicht wurde. Dieses Ergebnis wurde bestätigt durch den Vergleich zwischen der direkt gemessenen und der über das TiO2 geschätzten Kotausscheidung in einem Stallversuch, in dem die Verabreichung von zwei statt einer TiO2-Gabe pro Tag die Schätzgenauigkeit verbesserte. Ferner wirkte sich auch die Sammlung von zwei statt einer Kotprobe pro Tag, welche gepoolt wurden, positiv auf die Schätzgenauigkeit aus. In der Schlussfolgerung wurde das TiO2 als ein geeigneter inerter Marker zur Schätzung der Kotausscheidung von weidenden Schafen befunden. In der Vegetationsperiode 2005 wurde ein Weideexperiment mit sechs Beweidungsintensitäten (1.5, 3.0, 4.5, 6.0, 7.5 und 9.0 Schafen pro ha) durchgeführt. Die Ziele waren die Bestimmung der Effekte der Beweidungsintensität auf Futterangebot (HM), Futterqualität (IVDOM + DOM), Lebendgewichtszunahme (ADG) und Futteraufnahme (OMI + DOMI) sowie die Ableitung einer optimalen Beweidungsintensität, welche eine hohe Tierleistung gewährleistet unter nachhaltigen ökologischen Bedingungen. ADG pro Schaf sank mit steigender Beweidungsintensität (P = 0.018), während OMI und DOMI eine Tendenz zur Abnahme zeigten (P = 0.090 bzw. P = 0.065). Die Annahme, dass nicht nur eine geringere DOMI für die Abnahme der ADG mit steigender Beweidungsintensität verantwortlich ist, sondern auch ein steigender Energiebedarf für Weideaktivität durch sich verschlechternden Futterzugang wurde durch Bedarfskalkulationen bestärkt. Für DOM und IVDOM wurde kein Einfluss der Beweidungsintensität beobachtet (P = 0.116 bzw. P = 0.471) und mögliche Gründe diskutiert. Das Angebot grüner Biomasse sank von ca. 1500kg in Beweidungsintensität 1.5 Schafe pro ha auf ca. 600kg Trockensubstanz pro ha in Beweidungsintensität 9.0 Schafe pro ha (P = 0.035). Zwischen der Beweidungsintensität und der chemischen Zusammensetzung des angebotenen Futters konnten keine Beziehungen gefunden werden mit Ausnahme des ADL-Gehaltes, welcher mit steigender Beweidungsintensität stieg (P = 0.039). Gefundene signifikante negative Einflüsse des ADL-Gehaltes auf DOM und OMI unterstreichen die hohe Bedeutung der Lignifizierung dieses faserreichen Futters (NDF = 726g/kg TS ± 7.1 SE). Die Futteraufnahme pro ha (OMI, DOMI) stieg mit der Beweidungsintensität (P < 0.001), während ADG pro ha geringer war in der Beweidungsintensität mit 1.5 Schafen pro ha als in den höheren Beweidungsintensitäten (P = 0.049), welche untereinander keine signifikanten Unterschiede zeigten. Aus diesem Ergebnis kann gefolgert werden, dass kurzeitige starke Beweidung die Tierleistung pro ha nicht reduziert und sogar das Futterangebot der Fläche besser nutzt durch Ernährung einer erhöhten Anzahl Tiere. Dies könnte eine Hauptursache der auftretenden Überbeweidung in der Steppe der Inneren Mongolei sein, da die Bauern kein langfristiges Interesse am Land zeigen aufgrund der unsicheren und ständig wechselnden Besitzverhältnisse. Allerdings ist zu erwarten, dass langfristige Überbeweidung die Produktivität des Weidelandes verringert. Da in unserer Studie keine langfristigen Effekte der Beweidungsintensität, z.B. auf Bodenparameter und Artenzusammensetzung des Grünlandes, berücksichtigt werden können, und die Weideerträge zwischen den Jahren mit den Niederschlagsmengen stark variieren, ist es nicht möglich, aus unseren Daten eine allgemeingültige optimale Beweidungsintensität abzuleiten

VLTI observations of IRS~3: The brightest compact MIR source at the Galactic Centre

The dust enshrouded star IRS~3 in the central light year of our galaxy was partially resolved in a recent VLTI experiment. The presented observation is the first step in investigating both IRS~3 in particular and the stellar population of the Galactic Centre in general with the VLTI at highest angular resolution. We will outline which scientific issues can be addressed by a complete MIDI dataset on IRS~3 in the mid infrared.Comment: 4 pages, 3 figures, published in: The ESO Messenge

Nonverbal Semantics Test (NVST)—A Novel Diagnostic Tool to Assess Semantic Processing Deficits: Application to Persons with Aphasia after Cerebrovascular Accident

Assessment of semantic processing capacities often relies on verbal tasks which are, however, sensitive to impairments at several language processing levels. Especially for persons with aphasia there is a strong need for a tool that measures semantic processing skills independent of verbal abilities. Furthermore, in order to assess a patient’s potential for using alternative means of communication in cases of severe aphasia, semantic processing should be assessed in different nonverbal conditions. The Nonverbal Semantics Test (NVST) is a tool that captures semantic processing capacities through three tasks—Semantic Sorting, Drawing, and Pantomime. The main aim of the current study was to investigate the relationship between the NVST and measures of standard neurolinguistic assessment. Fifty-one persons with aphasia caused by left hemisphere brain damage were administered the NVST as well as the Aachen Aphasia Test (AAT). A principal component analysis (PCA) was conducted across all AAT and NVST subtests. The analysis resulted in a two-factor model that captured 69% of the variance of the original data, with all linguistic tasks loading high on one factor and the NVST subtests loading high on the other. These findings suggest that nonverbal tasks assessing semantic processing capacities should be administered alongside standard neurolinguistic aphasia tests. View Full-Tex

Interferometric observations of eta Carinae with VINCI/VLTI

Context: The bright star eta Carinae is the most massive and luminous star in our region of the Milky Way. Though it has been extensively studied using many different techniques, its physical nature and the mechanism that led to the creation of the Homunculus nebula are still debated. Aims: We aimed at resolving the central engine of the eta Carinae complex in the near-infrared on angular scales of a few milliarcseconds. Methods: We used the VINCI instrument of the VLTI to recombine coherently the light from two telescopes in the K band. Results: We report a total of 142 visibility measurements of eta Car, part of which were analyzed by Van Boekel et al. (2003). These observations were carried out on projected baselines ranging from 8 to 112 meters in length, using either two 0.35 m siderostats or two 8-meter Unit Telescopes. These observations cover the November 2001 - January 2004 period. Conclusions: The reported visibility data are in satisfactory agreement with the recent results obtained with AMBER/VLTI by Weigelt et al. (2006), asuming that the flux of eta Car encircled within 70 mas reaches 56% of the total flux within 1400 mas, in the K band. We also confirm that the squared visibility curve of eta Car as a function of spatial frequency follows closely an exponential model.Comment: Accepted for publication in A&A as a Research not

Integrated optics for astronomical interferometry - VI. Coupling the light of the VLTI in K band

Our objective is to prove that integrated optics (IO) is not only a good concept for astronomical interferometry but also a working technique with high performance. We used the commissioning data obtained with the dedicated K-band integrated optics two-telescope beam combiner which now replaces the fiber coupler MONA in the VLTI/VINCI instrument. We characterize the behaviour of this IO device and compare its properties to other single mode beam combiner like the previously used MONA fiber coupler. The IO combiner provides a high optical throughput, a contrast of 89% with a night-to-night stability of a few percent. Even if a dispersive phase is present, we show that it does not bias the measured Fourier visibility estimate. An upper limit of 0.005 for the cross-talk between linear polarization states has been measured. We take advantage of the intrinsic contrast stability to test a new astronomical prodecure for calibrating diameters of simple stars by simultaneously fitting the instrumental contrast and the apparent stellar diameters. This method reaches an accuracy with diameter errors of the order of previous ones but without the need of an already known calibrator. These results are an important step of integrated optics and paves the road to incoming imaging interferometer projects

First radius measurements of very low mass stars with the VLTI

e present 4 very low mass stars radii measured with the VLTI using the 2.2 microns VINCI test instrument. The observations were carried out during the commissioning of the 104-meter-baseline with two 8-meter-telescopes. We measure angular diameters of 0.7-1.5 mas with accuracies of 0.04-0.11 mas, and for spectral type ranging from M0V to M5.5V. We determine an empirical mass-radius relation for M dwarfs based on all available radius measurements. The observed relation agrees well with theoretical models at the present accuracy level, with possible discrepancy around 0.5-0.8 Msolar that needs to be confirmed. In the near future, dozens of M dwarfs radii will be measured with 0.1-1% accuracy, with the VLTI, thanks to the improvements expected from the near infrared instrument AMBER. This will bring strong observational constraints on both atmosphere and interior physics.Comment: Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics Letters, 4 pages, 3 figure