Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 31. Mai 2024.

31. Mai 2024 – Das Nationale Astronomische Forschungsinstitut von Thailand (NARIT) hat in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) den historisch ersten Nachweis astronomischer Radiosignale mit Hilfe der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) mit dem 40-m-Radioteleskop von Thailand (TNRT) erzielt. Das Experiment, das zusammen mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg in Deutschland durchgeführt wurde, stellt das erste erfolgreiche VLBI-Experiment in Thailand dar.

Bei der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) arbeiten mehrere Radioteleskope, die weit voneinander entfernt sind, manchmal sogar auf verschiedenen Kontinenten, zusammen, um Radiobilder höchster Auflösung zu erzeugen. VLBI ist ein äußerst anspruchsvoller Beobachtungsmodus, bei dem die von den einzelnen Teleskopen aufgezeichneten Signale genau aufeinander abgestimmt und addiert werden müssen. Auf diese Weise werden die beiden Teleskope zu einem riesigen virtuellen Teleskop mit einem Auflösungsvermögen (Fähigkeit, extrem kleine Dinge in weiter Entfernung zu sehen) kombiniert, das viele tausend Mal besser ist als das der einzelnen Teleskope.

Die erfolgreichen VLBI-Beobachtungen mit dem TNRT und den Effelsberger Radioteleskopen wurden am 16. Mai 2024, UTC 14:00-17:00 Uhr, im Frequenzbereich von 1,658-1,674 GHz durchgeführt. Der Abstand zwischen den beiden Teleskopen beträgt ca. 8.500 km. Das führt zu einer Auflösung von 4,4 Millibogensekunden, mehr als 13.000 Mal besser als die des menschlichen Auges. Wäre das menschliche Auge zu einer solchen Auflösung fähig, könnte man auf dem Mond den Mittelkreis eines Fußballfeldes sehen.

Während des Experiments beobachtete das Team vier extragalaktische Radiogalaxien und Quasare: OJ287, 3C273, M87 (Virgo A) und J2005+7752. Das sind helle astronomische Objekte für Beobachtungen in Radiowellenlängen. Die Daten wurden mit einem hochmodernen digitalen Verarbeitungs- und Aufzeichnungssystem aufgezeichnet: dem Effelsberg Direct Digitization (EDD) System, das einen Teil des vom MPIfR entwickelten Universal Software Backend (USB) darstellt. Alle Mitglieder des Teams, die diese Leistung möglich gemacht haben, sind im Abschnitt „Hintergrundinformationen“ aufgeführt.

Durch elektronische Datenübertragung vom thailändischen Nationalen Radioastronomie-Observatorium (TNRO) an das MPIfR und Signalverarbeitung, um eine Apertursynthese mit Hilfe des VLBI-Datenkorrelators am MPIfR zu erreichen, wurden schließlich bei allen beobachteten Objekten korrelierte VLBI-Radiosignale (sogenannte „Fringes“) nachgewiesen. Die nachgewiesenen Signale zeigten korrelierte Amplituden mit Signal-Rausch-Verhältnissen, die den Erwartungen für diese Quellen entsprechen.

Dr. Gundolf Wieching, Abteilungsleiter der Elektronikabteilung am MPIfR, sagt: „Es war uns eine große Freude, die erfolgreiche Reise des NARIT-Teams zu den ersten VLBI-Beobachtungen in Thailand zu begleiten. Das ist ein bedeutender Meilenstein, der durch die tolle Arbeit des NARIT-Teams möglich wurde, und zeigt das Potenzial des 40m-TNRT-Teleskops in Thailand für die zukünftige Wissenschaft.“

Dr. Koichiro Sugiyama, leitender Wissenschaftler des TNRO im NARIT, erklärt: „Es ist uns eine Ehre, diesen historischen Moment der ersten VLBI-Signaldetektion des 40-m-TNRT gemeinsam mit dem exzellenten Team des MPIfR zu begrüßen. Dies ist die Geburtsstunde der Radioastronomie mit VLBI-Technik in Thailand. Auf der Grundlage dieses schönen Erfolgs freuen wir uns darauf, die Forschungszusammenarbeit mit der weltweiten Radioastronomie-Gemeinschaft durch VLBI-Beobachtungen zu beschleunigen und zu stärken.“

Dieses erfolgreiche Experiment ist der erste wichtige Schritt zur Erweiterung der Forschungsfelder und -möglichkeiten mit dem 40-m-TNRT durch die weltweite Zusammenarbeit mit VLBI-Netzwerken wie dem europäischen VLBI-Netzwerk, dem Very Long Baseline Array, dem ostasiatischen VLBI-Netzwerk, dem Australian Long Baseline Array, dem Asia Pacific Telescope, dem Global VLBI Array und vielen anderen. Dies bildet auch eine solide Grundlage für die Errichtung eines nationalen VLBI-Arrays in Thailand, des so genannten TVA, und eines nächsten regionalen VLBI-Netzwerks in Südostasien, dem so genannten SEAVN, in Zusammenarbeit mit Indonesien, Malaysia, Vietnam usw. in naher Zukunft.

Hintergrundinformation:
Die Unterzeichnung eines „Memorandum of Understanding“ (MoU) zwischen NARIT und MPIfR fand im Jahr 2012 statt, unter anderem mit Assoc. Prof. Boonrucksar Soonthornthum, Gründungsdirektor von NARIT; Prof. Karl Menten, Geschäftsführender Direktor des MPIfR und Direktor der Forschungsabteilung Millimeter- und Submillimeterastronomie; Prof. Michael Kramer, Direktor der Forschungsabteilung Fundamental Physics in Radio Astronomy. An der „Annex Signing“-Zeremonie im Jahr 2018 nahmen Dr. Ewan Barr, Gruppenleiter Elektronik, Softwareentwicklung; Dr. Gundolf Wieching, Abteilungsleiter der Elektronikabteilung; Prof. Michael Kramer und Prof. Anton Zensus, Geschäftsführer und Direktor der Forschungsabteilung Radioastronomie/VLBI, alle vom MPIfR, sowie Dr. Saran Poshyachinda, Exekutivdirektor des NARIT; Dr. Suvit Maesincee, thailändischer Minister für Wissenschaft und Technologie; Dr. Manop Sittidech, Ministerberater (Wissenschaft und Technologie) teil.

Zu den Mitgliedern der Arbeitsgruppe, die diesen ersten VLBI-Signalnachweis erzielte, gehören Gundolf Wieching, Ewan Barr, Niclas Esser, Uwe Bach, Jan Wagner, Jason Wu, Jompoj Wongphechauxsorn (alle MPIfR) sowie Koichiro Sugiyama, Spiro Sarris, Teep Chairin Nobuyuki Sakai, Naphat Yawilerng, Nikom Prasert, Prachayapan Jiraya, Pathit Chatuphot, Haseng Sani (alle NARIT).

NARIT-Pressemitteilung
Dawn of Radio Astronomy with Very Long Baseline Interferometry in Thailand
NARIT-Pressemitteilung vom 31. Mai 2024 (in englischer Sprache)
https://www.narit.or.th/en/4305_dawn_of_radio_astronomy

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• Radioastronomie

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Quelle: Universität Hamburg 22. Januar 2024.

22. Januar 2024 – Das Low Frequency Array (LOFAR) ist das weltweit größte Radioteleskop für den Empfang von Radiokurzwellen und Ultrakurzwellen. Die Universität Hamburg betreibt zusammen mit der Universität Bielefeld ein LOFAR-Antennenfeld in Hamburg-Norderstedt, das auch Teil des Exzellenzclusters „Quantum Universe“ ist. Eine neue Trägereinrichtung soll nun für Forschende noch bessere Voraussetzungen schaffen, um tiefergehende Radiobilder des Universums zu erstellen.

Vor zehn Jahren nahm das LOFAR-Radioteleskop seinen Betrieb auf. Heute ist es ein gesamteuropäisches Projekt mit 52 Antennenstationen in acht europäischen Ländern. Das Gemeinschaftsprojekt entwickelte die niederfrequente Radioastronomie grundlegend weiter und führte zu Hunderten von wissenschaftlichen Publikationen. Bisher war LOFAR als eine niederländische Stiftung organisiert, doch aufgrund der europaweiten Bedeutung hat die Europäische Kommission entschieden, dieses nun in eine eigenständige Rechtsform zu überführen: European Research Infrastructure Consortium, ERIC. LOFAR ERIC wurde am 22. Januar 2024 offiziell gegründet.

Bundesrepublik gehört zu den Gründungsmitgliedern
Sechs EU-Länder hatten bei der Europäischen Kommission die Einrichtung von LOFAR ERIC beantragt und sind damit dessen Gründungsmitglieder: Bulgarien, Deutschland, Irland, Italien, die Niederlande und Polen. Die neue Forschungsorganisation kooperiert mit Instituten in Frankreich, Lettland, Schweden und dem Vereinigten Königreich.

Das LOFAR ERIC soll die über Europa verteilte Infrastruktur aufrüsten und der Astronomie hochmoderne Beobachtungs- und Datenverarbeitungssysteme bereitstellen. Schon jetzt bietet das Teleskop ein riesiges Himmelssichtfeld, beispiellose Empfindlichkeit und Bildauflösung sowie die neuartige Möglichkeit, gleichzeitig volldigital ohne bewegliche Teile in mehrere Richtungen zu beobachten.

Einblicke in Frühzeit des Universums wie auch in das Weltraumwetter
Die neue LOFAR-Trägereinrichtung soll Forschende befähigen, groß angelegte innovative Untersuchungen durchzuführen. Dazu gehören die Erforschung der Frühphase des Universums sowie der Entstehung und Entwicklung von Galaxien, Galaxienhaufen und schwarzen Löchern. Weitere Forschungsthemen sind die Beschaffenheit kosmischer Teilchen mit ultrahoher Energie, die Bedingungen im interstellaren Raum und die Struktur der kosmischen Magnetfelder. Darüber hinaus erlaubt das Radioteleskop einzigartige wissenschaftliche Erkenntnisse zu gesellschaftlich bedeutsamen Themen, von Blitzen über ionosphärische Störungen bis hin zum Weltraumwetter.

Halbes Jahrzehnt Vorarbeit für die europäische Forschungsorganisation
„Das LOFAR ERIC als Fenster zum Universum ist nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch für die europäische Forschungspolitik von großer Bedeutung“, sagt Prof. Dr. Marcus Brüggen vom Fachbereich Physik der Universität Hamburg, der mit LOFAR den Ursprung kosmischer Magnetfelder untersucht und an der Einrichtung der neuen Forschungsorganisation mitgewirkt hat. „An der Hamburger Sternwarte haben wir neuartige Techniken für LOFAR entwickelt, mit denen wir den Himmel bei den allerniedrigsten Radiofrequenzen kartieren können – auch mit Methoden der künstlichen Intelligenz.“

Dr. René Vermeulen vom Niederländischen Institut für Radioastronomie ist Gründungsdirektor von LOFAR ERIC. „Die Gründung festigt Europas weltweite Spitzenposition in diesem wichtigen Forschungsbereich“, sagt der Astrophysiker. „Mit seiner konkurrenzlosen Forschungsinfrastruktur und seiner starken europaweiten Partnerschaft wird das LOFAR ERIC dem europäischen Forschungsraum als ein Leistungszentrum an der Spitze der astronomischen Wissenschaft und Technologie beitreten, das das Potenzial hat, zu den komplexesten Herausforderungen beizutragen.“

Als eine auf Dauer angelegte Forschungsorganisation bietet das LOFAR ERIC der europäischen und weltweiten Gemeinschaft künftig einen zuverlässigen Zugang zu zahlreichen wissenschaftlichen Forschungsservices. Ihre umfangreichen wissenschaftlichen Daten stellt sie über ein öffentlich zugängliches Archiv bereit.

Weitere Informationen:

• Website von LOFAR ERIC
• „LOFAR – ein neues Fenster in das Radiouniversum“ (Webseite des Bundesministeriums für Bildung und Forschung)
• „Neue Himmelskarte eröffnet Sicht auf 4,4 Millionen Galaxien“ (Pressemitteilung vom 25.02.2022)

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• Radioteleskop LOFAR

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Quelle: ESON 19. Oktober 2023.

19. Oktober 2023 – Die Quelle wurde mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in einer Galaxie lokalisiert, die so weit entfernt ist, dass ihr Licht acht Milliarden Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen. Der Radioblitz ist auch einer der energiereichsten, die je beobachtet wurden; in einem winzigen Bruchteil einer Sekunde gab er die äquivalente Energiemenge von 30 Jahren der Gesamtemission unserer Sonne frei.

Die Entdeckung des Ausbruchs, genannt FRB 20220610A, wurde im Juni des letzten Jahres vom ASKAP-Radioteleskop in Australien gemacht [1] und übertraf den bisherigen Distanzrekord des Teams um 50 Prozent.

„Mit dem ASKAP-Antennenfeld konnten wir genau bestimmen, woher der Ausbruch kam“, erläutert Stuart Ryder, Astronom von der Macquarie University in Australien und einer der Hauptautoren der heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie. „Dann haben wir [mit dem VLT der ESO] in Chile nach der Quellgalaxie gesucht [2] und haben festgestellt, dass sie älter und weiter entfernt ist als jede andere bisher gefundene Radioblitz-Quelle und wahrscheinlich innerhalb einer kleinen Gruppe verschmelzender Galaxien liegt.“

Die Entdeckung bestätigt, dass schnelle Radioblitze dazu verwendet werden können, die „fehlende“ Materie zwischen Galaxien zu messen und somit eine neue Möglichkeit bieten, das Universum zu „wiegen“.

Aktuelle Methoden zur Schätzung der Masse des Universums liefern widersprüchliche Antworten und stellen das Standardmodell der Kosmologie infrage. „Wenn wir die Menge an normaler Materie im Universum zählen – den Atomen, aus denen wir alle bestehen – stellen wir fest, dass mehr als die Hälfte von dem, was heute vorhanden sein sollte, fehlt“, sagt Ryan Shannon, Professor an der Swinburne University of Technology in Australien, der die Studie ebenfalls leitete. „Wir vermuten, dass sich die fehlende Materie im Raum zwischen den Galaxien verbirgt, aber sie ist vielleicht so heiß und diffus, dass sie mit üblichen Techniken nicht sichtbar ist.“

„Schnelle Radioblitze erkennen dieses ionisierte Material. Selbst in einem nahezu perfekt leeren Raum können sie alle Elektronen sehen, und das ermöglicht es uns, zu messen, wie viel Materie zwischen den Galaxien ist“, erklärt Shannon.

Das Auffinden entfernter schneller Radioblitze ist entscheidend für die genaue Messung der fehlenden Materie des Universums, wie der verstorbene australische Astronom Jean-Pierre (J-P) Macquart 2020 nachgewiesen hat. „J-P hat gezeigt, dass je weiter ein schneller Radioblitz entfernt ist, desto mehr diffuse Gase er zwischen den Galaxien nachweisen kann. Dies wird jetzt als Macquart-Beziehung bezeichnet. Einige kürzlich aufgetretene schnelle Radioblitze schienen diese Beziehung zu brechen. Unsere Messungen bestätigen, dass die Macquart-Beziehung bis über die Hälfte des bekannten Universums hinausreicht“, erläutert Ryder.

„Während wir immer noch nicht wissen, was diese massiven Ausbrüche von Energie verursacht, bestätigt die Studie, dass schnelle Radioblitze häufige Ereignisse im Kosmos sind und dass wir sie verwenden können, um Materie zwischen Galaxien zu erkennen und die Struktur des Universums besser zu verstehen“, ergänzt Shannon.

Das Ergebnis stellt die Grenze dessen dar, was heute mit Teleskopen erreicht werden kann, obwohl Astronomen in Kürze über Mittel verfügen werden, um noch ältere und fernere Ausbrüche zu erkennen, ihre Quellgalaxien zu bestimmen und die fehlende Materie des Universums zu messen. Das internationale Square Kilometre Array Observatory baut derzeit zwei Radioteleskope in Südafrika und Australien, die Tausende von schnellen Radioblitzen auspüren können, einschließlich sehr entfernter, für die aktuelle Einrichtungen blind sind. Das Extremely Large Telescope der ESO, ein 39-Meter-Teleskop im Bau in der chilenischen Atacama-Wüste, wird eines der wenigen Teleskope sein, das in der Lage ist, die Quellgalaxien von Ausbrüchen noch weiter entfernt als FRB 20220610A zu studieren.

Endnoten
[1] Das ASKAP-Teleskop gehört der CSIRO, der nationalen Wissenschaftsagentur Australiens, und wird von ihr auf dem Land der Wajarri Yamaji in Westaustralien betrieben.

[2] Das Team verwendete Daten, die mit den Instrumenten FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2 (FORS2), X-shooter und High Acuity Wide-field K-band Imager (HAWK-I) am VLT der ESO gewonnen wurden. Daten vom Keck-Observatorium in Hawai’i, USA, wurden ebenfalls in der Studie verwendet.

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in einem Artikel mit dem Titel „A luminous fast radio burst that probes the Universe at redshift 1“ vorgestellt, der in Science erscheinen wird.

Das Team besteht aus S. D. Ryder (Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften, Macquarie University, Australien [SMPS]; Forschungszentrum für Astrophysik und Raumtechnologien, Macquarie University, Sydney, Australien [ASTRC]), K. W. Bannister (Nationale Einrichtung für Teleskope in Australien, Organisation für Wissenschaft und Industrieforschung, Weltraum und Astronomie, Australien [CSIRO]), S. Bhandari (Niederländisches Institut für Radioteleskopie, Niederlande; Gemeinsames Institut für Very Long Baseline Interferometry in Europa, Niederlande), A. T. Deller (Zentrum für Astrophysik und Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien [CAS]), R. D. Ekers (CSIRO; Internationales Zentrum für Radioastronomie-Forschung, Curtin Institute of Radio Astronomy, Curtin University, Australien [ICRAR]), M. Glowacki (ICRAR), A. C. Gordon (Zentrum für interdisziplinäre Erforschung und Astrophysik, Northwestern University, USA [CIERA]), K. Gourdji (CAS), C. W. James (ICRAR), C. D. Kilpatrick (CIERA; Abteilung für Physik und Astronomie, Northwestern University, USA), W. Lu (Abteilung für Astronomie, University of California, Berkeley, USA; Theoretical Astrophysics Center, University of California, Berkeley, USA), L. Marnoch (SMPS; ASTRC; CSIRO; Australisches Forschungsrat-Zentrum für allumfassende Astrophysik in 3 Dimensionen, Australien), V. A. Moss (CSIRO), J. X. Prochaska (Abteilung für Astronomie und Astrophysik, University of California, Santa Cruz, USA [Santa Cruz]; Kavli-Institut für Physik und Mathematik des Universums, Japan), H. Qiu (SKA Observatory, Jodrell Bank, Vereinigtes Königreich), E. M. Sadler (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Australien; CSIRO), S. Simha (Santa Cruz), M. W. Sammons (ICRAR), D. R. Scott (ICRAR), N. Tejos (Institut für Physik, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile) und R. M. Shannon (CAS).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Fachartikel
pdf: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2317a.pdf

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• ESO

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 27. Juli 2023.

27. Juli 2023 – Der „Tag der Offenen Tür“ bietet eine hervorragende Gelegenheit, ganz nah an das große 100-m-Radioteleskop heranzukommen und vielleicht sogar die erste Teleskopplattform in 20 Metern Höhe betreten zu können.

Das Teleskop ist auch heute, mehr als 50 Jahre nach seiner Inbetriebnahme, das größte voll bewegliche Radioteleskop Europas. Es liegt, geschützt vor Störstrahlung von außen, in einem Tal bei Bad Münstereifel-Effelsberg, ca. 40 km südwestlich von Bonn. Auf dem Institutsgelände befindet sich auch eine Station des europäischen LOFAR-Teleskopnetzwerks für Radiobeobachtungen im Meterwellenbereich.

Am 9. September 2023 ist jedermann willkommen, das Institutsgebäude mit dem Steuerraum, von dem aus das Radioteleskop betrieben wird, und insbesondere das Teleskop selbst aus nächster Nähe zu besichtigen.

Beim Zugang auf die Elevationsbühne in 20 m Höhe sei darauf hingewiesen, dass dafür festes Schuhwerk erforderlich ist, ebenso ein guter Gesundheitszustand und keine Höhenangst. Dieser Teil des Programms ist für kleine Kinder nicht geeignet.

Es wird kein Eintritt erhoben und es ist keine vorherige Anmeldung erforderlich.

Wann: Samstag, 9. September 2023, 10:00 – 17:00 Uhr

Wo: Radio-Observatorium Effelsberg, Max-Planck-Straße, 53902 Bad Münstereifel (zum Parken bitte den Hinweisen vor Ort in Lethert bzw. Effelsberg folgen)

Was: Tag der Offenen Tür am Radioteleskop Effelsberg

Poster: TDOT2023 (PDF-Datei, 0,5 MByte)

Das Gelände des Radio-Observatoriums im Effelsberger Bachtal wird über einen Fußweg vom Parkplatz aus erreichbar sein. Für Personen mit körperlichen Einschränkungen wird ein Pendelbus eingesetzt werden.

Genauere Informationen zum Programm der Veranstaltung am Radioteleskop Effelsberg werden zu einem späteren Zeitpunkt auf dieser Webseite präsentiert.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 22. März 2023.

Bis Ende Oktober 2023 sind es insgesamt acht Vorträge zu unterschiedlichen astronomischen Themen. Sie reichen in diesem Jahr von komplexen Molekülen über Jets in den Zentren aktiver Galaxien im Universum und extrasolare Planeten bis zum Abschlussvortrag über die fliegende Sternwarte SOFIA, die leider ihren Betrieb im Herbst des vergangenen Jahres eingestellt hat.

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie bietet seit einer Reihe von Jahren in Zusammenarbeit mit der Kurverwaltung/Tourist-Information eine öffentliche Vortragsreihe in Bad Münstereifel an. Die Vorträge finden zwischen April und November einmal pro Monat jeweils an einem Mittwoch (meist der 1. Mittwoch im Monat), statt und beginnen um 19:30 Uhr.

Die Vorträge werden im Rats- und Bürgersaal im 1. Stock des Rathauses von Bad Münstereifel (Marktstraße 15) durchgeführt. Der Eintritt zu den Vorträgen ist frei. Eine vorherige Anmeldung für die Vorträge ist nicht erforderlich.

Das Programm für 2023 umfasst wiederum eine Vielzahl von unterschiedlichen Themen, die vom Urknall und der frühen Geschichte der Radioastronomie in Bonn bis zu komplexen Molekülen im Universum, der Erforschung von Planeten um andere Sonnen und neuen Ergebnissen mit dem weltumspannenden Event-Horizon-Teleskop reichen. Es geht dabei um Jets in den Zentren von aktiven Galaxien, um die Untersuchung der Galaxienentwicklung durch radioastronomische Beobachtungen von Wasserstoff, um eine Darstellung des Universums als Ganzes und schließlich, im Abschlussvortrag des diesjährigen Programms, um ein Fazit der erfolgreichen Untersuchungen des Kosmos mit dem Flugzeugobservatorium SOFIA, das bis Herbst letzten Jahres in einer Höhe von über 13 km in der Stratosphäre zum Einsatz kam.

Neben den Themenvorträgen in Bad Münstereifel finden bereits ab Samstag, 1. April 2023, wiederum Vorträge für Besuchergruppen in einem Pavillon in direkter Sichtweite des 100-m-Radioteleskops statt. Sie werden von dienstags bis samstags für Besuchergruppen ab acht Personen durchgeführt (Anmeldung unter 02257-301101, Mo-Fr vormittags, oder per Internet via public(at)mpifr.de). Vom Besucherpavillon aus führt ein Zugangsweg zum Aussichtsplateau unmittelbar vor dem großen Teleskopspiegel von 100 Metern Durchmesser und von dort über einen kurzen Pfad durch den Wald bis zum zweiten Radioteleskop vor Ort, der Effelsberg-Station des europäischen LOFAR-Teleskopnetzwerks.

Vortragsprogramm Bad Münstereifel 2023

• 5. April 2023 Laura Ann Busch, M. Sc.: Interstellare komplexe Moleküle und wo sie zu finden sind
• 26. April 2023 Joana Anna Kramer, M. Sc.: Jets in den Zentren von aktiven Galaxien
• 31. Mai 2023 Dr. Norbert Junkes: Planeten um andere Sonnen
• 6. Juli 2023 Priv.-Doz. Dr. Helmut Kühr: Unser Universum
• 2. August 2023 Prof. Dr. Uli Klein: Die fünf Säulen des Urknalls
• 23. August 2023 Dr. Gyula I. G. Józsa: Galaxienentwicklung und Wasserstoffgas beobachtet mit Radioteleskopen
• 4. Oktober 2023 Priv.-Doz. Dr. Jürgen Kerp: Wie kam die Radioastronomie nach Bonn?
• 25.Oktober 2023 Dr. Alessandra Roy: SOFIA – die fliegende Sternwarte im Ruhestand

https://www.mpifr-bonn.mpg.de/vortraege/bme2023

Eröffnungsvortrag
Interstellare komplexe Moleküle und wo sie zu finden sind
Eröffnungsvortrag am Mittwoch, 5. April 2023, 19:30 Uhr
Laura Ann Busch, M. Sc., MPIfR Bonn

Die Zahl neu detektierter Moleküle im interstellaren Medium steigt in den letzten Jahren dank immer empfindlicherer Teleskope rasant und sie wurden mittlerweile in allen Phasen der Sternentstehung entdeckt. Es stellen sich somit die Fragen: Wie komplex kann die Materie zwischen den Sternen werden? Wie entwickelt sich die komplexe interstellare Chemie von der dunklen Wolke bis hin zur Entstehung des Sterns und seiner Planeten? Und welche Rolle spielen diese Moleküle als Bausteine noch komplexerer Moleküle und letztlich der Entstehung von Leben?

Biographische Angaben:
Laura Ann Busch hat in Bonn Physik und Astrophysik studiert und promoviert jetzt am Max-Planck-Institut für Radioastronomie im Rahmen des DFB-Sonderforschungsbereichs 956 und der „International Max Planck Research School for Astronomy and Astrophysics“ (IMPRS). Ihre Arbeit dreht sich dabei rund um Moleküle, wie sie entstehen und zerstört werden und was sie über die Region, in der sie beobachtet werden, verraten.

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Quelle: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) 19. Dezember 2022.

Sicher kennen das kleine Dorf Wettzell im Bayerischen Wald die wenigsten in Deutschland. Unter Geodätinnen und Geodäten auf der ganzen Welt hingegen ist es wohlbekannt und viele haben es bereits besucht. Begonnen hat diese Erfolgsgeschichte vor 50 Jahren. Damals wurde versucht, die Entfernung zu Satelliten mit Lasern zu messen. In den USA ist dies bereits 1965 erstmalig gelungen. In Deutschland war man Anfang der 70er Jahre auf der Suche nach einem Ort, an dem es möglich war, solche Messungen vorzunehmen. Dabei war es wichtig, dass man während der Messungen keine Flugzeuge mit den Laserpulsen treffen konnte. Das Laserlicht könnte den Augen der Passagiere und der Crew schaden.

Erfolgreiches und sicheres Messen erforderte daher eine Gegend mit wenig Flugverkehr. In Wettzell im Bayerischen Wald wurden die idealen Voraussetzungen gefunden. Nachdem 1973 zum ersten Mal die Entfernungsmessung zu einem Satelliten gelungen ist, hat man Ende der siebziger Jahre ein weiter entwickeltes Laserentfernungs-Messsystem in Wettzell aufgebaut. Zahlreiche weitere wissenschaftliche Projekte folgten; darunter auch das Messen mit den Vorläufersystemen von GPS. 1983 kam dann die Radiointerferometrie mit dem 20-Meter-Radioteleskop hinzu.

Künftig tragen wir dazu bei, das Weltraumwetter besser zu verstehen, Vorhersagen zu treffen und damit langfristige technische Infrastruktur zu schützen. Mit diesem Ziel erweitern wir das GOW aktuell zu einer Referenzstation, von der aus das Weltraumwetter beobachtet werden kann. Hierfür haben wir eigens ein Sonnenbeobachtungsteleskop am Observatorium konzipiert und aufgebaut. Dieses Instrument kann wetterunabhängig und im Dauerbetrieb von Sonnenauf- bis Sonnenuntergang die Aktivität der Sonne messen. So ist die Station im Laufe der Jahre immer weiter gewachsen und wird sich auch mit Blick in die Zukunft weiter verändern.

Links:
https://www.bkg.bund.de/DE/Das-BKG/Standorte/Wettzell/wettzell_cont.html
https://www.giz-wettzell.de/

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• Planet Erde

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 3. August 2022.

3. August 2022 – Das 100-m-Radioteleskop des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie beging im Jahr 2021 seinen 50. Geburtstag. Der Aufbau des Teleskops in einem Eifeltal ca. 40 km südwestlich von Bonn erforderte eine dreieinhalbjährige Bauzeit von 1967 bis 1971, die mit der offiziellen Einweihung am 12. Mai 1971 abgeschlossen wurde. Es sollte dann noch etwas mehr als ein Jahr vergehen, bis zum 1. August 1972 die volle Inbetriebnahme des Teleskops und der Start des regulären Beobachtungsprogramms erfolgen konnten.

Das 100-m-Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) liegt in einem Bachtal unmittelbar an der Grenze zwischen den Bundesländern Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz. Vom Besucherparkplatz bei den Eifeldörfern Effelsberg und Lethert, die beide zur Ortsgemeinde Bad Münstereifel gehören, sind es ungefähr 15 Minuten Fußweg bis zum Besucherpavillon des Radioteleskops mit direktem Blick auf das Teleskop selbst.

Als Rückblick auf 50 Jahre erfolgreiche Forschungsarbeit mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg wurde im Mai 2021 ein vierter astronomischer Wanderweg, der „Zeitreiseweg“, in der Nachbarschaft des Radioteleskops Effelsberg eröffnet. Er beginnt am Besucherpavillon in unmittelbarer Nähe zum 100-m-Radioteleskop, führt auf einer Strecke von etwas mehr als 5 km rund um das Teleskop und endet am Aussichtspunkt direkt vor der riesigen Antenne. Von dort führt ein kurzer Zickzack-Weg direkt zurück zum Pavillon.

Während die erste Stationstafel des Zeitreisewegs der Fertigstellung des Radioteleskops im Jahr 1971 (feierliche Einweihung am 12. Mai 1971) gewidmet ist, erfolgten die volle Inbetriebnahme und der Start des regulären Messprogramms dann ein gutes Jahr später zum 1. August 1972.

Tafel 2 des Zeitreisewegs (Abb. 2) steht für die Ereignisse im Jahr 1972, neben der vollen Inbetriebnahme erfolgten auch erste Pulsarmessungen mit dem 100-m-Radioteleskop bei einer Wellenlänge von 2,8 cm. Bei dieser Wellenlänge (entsprechend einer Frequenz von 10,7 GHz) waren es die bis dato höchstfrequenten Messungen von Pulsaren, den erst fünf Jahre zuvor im Jahr 1967 von Jocelyn Bell-Burnell und Antony Hewish entdeckten schnell rotierenden Neutronensternen.

„Tatsächlich war die Veröffentlichung zu Pulsaren von Richard Wielebinski, Wolfgang Sieber, und Koautoren in der Zeitschrift „Nature“ bereits im Jahr 1972 die erste Fachveröffentlichung, die auf Beobachtungsdaten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg basierte“, sagt Prof. Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Leiter der Forschungsabteilung „Radioastronomische Fundamentalphysik“.

Der Zeitreiseweg beschreibt auf insgesamt 20 Stationen eine Reihe von Wegmarken aus fünf Jahrzehnten Geschichte des 100-m-Radioteleskops, von der offiziellen Eröffnung im Jahr 1971 bis zum 50-jährigen Jubiläum im Jahr 2021.

Dazu gehören sowohl wissenschaftliche als auch technische Meilensteine, von der ersten Entdeckung der Moleküle Wasser und Ammoniak außerhalb der Grenzen unserer Milchstraße 1977/79 bis hin zum Weltrekord in der Winkelauflösung von nur 11 Mikrobogensekunden (entspricht dem Durchmesser einer 1-Cent-Münze auf der Mondoberfläche) durch Space VLBI-Beobachtungen mit dem 100-m-Teleskop. Hinzu kommen technische Meilensteine wie die Installation eines neuen Subreflektors mit oberflächenaktiven Elementen im Jahr 2006 und die Inbetriebnahme eines zweiten Radioteleskops vor Ort, der Station Effelsberg des europäischen LOFAR-Teleskopnetzwerks.

Der Zeitreiseweg verläuft auf etwas mehr als 5 km Länge rund um das Gelände des Radio-Observatoriums, im Bereich von gleich zwei Bundesländern (Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz).

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• Geschichte der Astronomie/ Historisches

Der Beitrag Volle Inbetriebnahme des Radioteleskops Effelsberg erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

12. Januar 2022 – Ein internationales Team von Astronomen, darunter eine Reihe von Wissenschaftlern aus dem Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, gibt die Ergebnisse einer umfassenden Suche nach einem niederfrequenten Gravitationswellenhintergrund bekannt. Gravitationswellen mit Wellenlängen von mehreren Lichtjahren im Nanohertzbereich werden von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Sie durchdringen die gesamte Raumzeit und könnten von Verschmelzungen der massereichsten schwarzen Löcher im Universum oder von Ereignissen kurz nach der Entstehung des Universums im Urknall herrühren.
Die Ergebnisse werden online in der Fachzeitschrift „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ veröffentlicht.

Das „International Pulsar Timing Array“ (IPTA), an dem mehrere Kollaborationen von Astrophysikern aus der ganzen Welt beteiligt sind, präsentiert das Ergebnis seiner Suche nach Gravitationswellen mit einer neuen Datenveröffentlichung unter der Bezeichnung „Data Release 2“ (DR2). Dieser Datensatz besteht aus präzisen Zeitmessdaten von 65 Millisekunden-Pulsaren. Das sind Überreste von massereichen Sternen, die sich Hunderte Male pro Sekunde um die eigene Achse drehen. Sie senden dabei stark gebündelte Radiowellen aus, die aufgrund der Drehung als Pulse sichtbar werden. Die Gesamtdaten setzen sich zusammen aus der Kombination mehrerer voneinander unabhängiger Datensätze des „European Pulsar Timing Array“ (EPTA), des „North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves“ (NANOGrav) und des „Parkes Pulsar Timing Array“ in Australien (PPTA), den drei Gründungsmitgliedern des IPTA.

Im Rahmen der Zusammenarbeit von Teams aus Astronomen, Datenanalysten und Astrophysikern an den größten europäischen Radioteleskopen und mehreren angeschlossenen Forschungsinstituten stellt das „European Pulsar Timing Array“ einen Teil des „International Pulsar Timing Array“ dar und trägt zu diesem bei.

Einer der Hauptschwerpunkte des EPTA liegt in der Kombination von Daten. „Das European Pulsar Timing Array ist selbst bereits ein internationales Projekt und wir sind es gewohnt, Daten von bis zu fünf verschiedenen Radioteleskopen zu kombinieren und sogar gleichzeitig zu beobachten. Dieses Fachwissen war bei der Erstellung der aktuellen Datenveröffentlichung sehr hilfreich“, sagt Dr. David Champion vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, Mitglied der EPTA-Kollaboration und Mitautor der Studie. Die große Anzahl von 42 Pulsaren und eine lange Basis von bis zu 18 Jahren für die Zeitreihenuntersuchungen machen einen Großteil der Beobachtungen im Rahmen der Veröffentlichung aus. Die verwendete Bayes’schen Methodik wurde zum überwiegenden Teil von den Europäern entwickelt, um damit Obergrenzen für die Stärke des Gravitationswellenhintergrunds (GWB) festzulegen und so die Statistik des entstehenden Signals über die Jahre hinweg verstehen zu können.

Die Suche nach einem Gravitationswellenhintergrund beinhaltet auch einen umfassenden Vergleich der einzelnen Datensätze von den regionalen Kollaborationen mit dem kombinierten Gesamtdatensatz. Diese Suche im Rahmen der vorliegenden Veröffentlichung hat deutliche Hinweise auf ein niederfrequentes Gravitationswellensignal ergeben, das bei vielen der Pulsare in den kombinierten Daten entdeckt wurde. Die Eigenschaften dieses Signals, das bei vielen Pulsaren gemeinsam auftritt, stimmen weitgehend mit dem überein, was man von einem Gravitationswellenhintergrund erwartet. Das Hintergrundsignal setzt sich zusammen aus vielen verschiedenen, sich überlagernden Gravitationswellensignalen, die von einer kosmischen Population supermassereicher binärer Schwarzer Löcher (darunter versteht man zwei supermassereiche Schwarze Löcher, die sich gegenseitig umkreisen und schließlich miteinander verschmelzen werden) ausgesendet werden, ähnlich wie beim Hintergrundrauschen von vielen sich überlagernden Stimmen in einem überfüllten Saal. Das Ergebnis untermauert das allmähliche Auftauchen ähnlicher Signale, die in den letzten Jahren bereits in den einzelnen (Unter-)Datensätzen der beteiligten Kollaborationen gefunden werden konnten.

„Dies ist ein sehr aufregendes Signal! Obwohl wir noch nicht den endgültigen Beweis haben, könnten wir am Anfang davon stehen, einen Hintergrund von Gravitationswellen in den Daten zu entdecken“, sagt Dr. Siyuan Chen, Mitglied der EPTA- und NANOGrav-Kollaborationen und Leiter der DR2-Suche und Veröffentlichung im Rahmen des „International Pulsar Timing Arrays“. Dr. Boris Goncharov vom australischen „Parkes Pulsar Timing Array“ warnt allerdings vor möglicherweise zu weitgehenden Interpretationen solcher gemeinsamen Signale: „Wir untersuchen auch alternative Interpretationen. Das Signal könnte zum Beispiel vom Rauschen herrühren, das in den Daten einzelner Pulsare vorhanden ist und in unseren Analysen nicht korrekt modelliert wurde.“

Um den Gravitationswellenhintergrund als Ursprung des niederfrequenten Signals identifizieren zu können, muss das IPTA auch räumliche Korrelationen zwischen den Pulsaren nachweisen. Das bedeutet, dass jedes Paar von Pulsaren in einer ganz bestimmten Weise auf die Gravitationswellen reagieren muss, je nach dem Abstand der beiden Pulsare am Himmel. „Die Korrelation des Signals zwischen Paaren von Pulsaren ist der Schlüssel zum Verständnis der Signalquelle. Gravitationswellen haben ein sehr spezifisches Muster, das auf andere Weise nur schwer zu erklären ist. Aber wir brauchen ein stärkeres Signal, um diese Korrelation nachweisen zu können“, erklärt Dr. Yanjun Guo, Wissenschaftlerin am MPIfR. Interessanterweise liegt der erste Hinweis auf einen Gravitationswellenhintergrund in einem gemeinsamen Signal, wie es in den aktuellen IPTA-Daten zu sehen ist. Ob dieses spektral ähnliche niederfrequente Signal zwischen den Pulsaren in Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen für einen Gravitationswellenhintergrund steht, wird in Zukunft geklärt werden mit weiteren Datenerhebungen, erweiterten Netzwerken von systematisch vermessenen Pulsaren und fortgesetzter Suche in größeren Datensätzen, die einen längeren Zeitraum umfassen.

Konsistente Signale wie dasjenige, das jetzt mit der IPTA-Analyse gefunden wurde, sind bereits in einzelnen Datensätzen der Unternetzwerke veröffentlicht worden, die neueren Datums sind als die jetzt veröffentlichen, und zwar von jeder der drei Gründer-Kollaborationen (EPTA, PPTA & NanoGRAV). „Die Tatsache, dass das gleiche Signal bereits in dem nur über einen kürzeren Zeitraum gehenden IPTA-Datensatz zu sehen ist, zeigt die Stärke der internationalen Kombination und stellt eine große Motivation dar, mehr Daten der aktuellen und neuen Mitgliederkollaborationen in das Pulsar Timing einzubeziehen“, sagt Adytia Parthasarathy vom MPIfR. Zusätzlich werden neue Daten des MeerKAT-Teleskops in Südafrika und des „Indian Pulsar Timing Array“ (InPTA), dem jüngsten Mitglied der IPTA, die zukünftigen Datensätze erweitern. „Der erste Hinweis auf einen Gravitationswellenhintergrund wäre so etwas wie das in unseren jetzigen Daten gesehene Signal. Mit mehr Daten in der Zukunft wird das Signal dann signifikanter werden und räumliche Korrelationen aufweisen, so dass wir wissen, dass es sich um das Signal eines Gravitationswellenhintergrunds handelt. Wir freuen uns sehr darauf, zum ersten Mal mehrere Jahre neuer Daten zum IPTA beizusteuern, um zu einer möglichen Entdeckung beizutragen“, sagt Dr. Bhal Chandra Joshi, Mitglied des „Indian Pulsar Timing Arrays“.

Kürzlich produzierte das European Pulsar Timing Array einen neuen Datensatz mit sechs Pulsaren, mit dem die Beobachtungszeit auf 24 Jahre mit empfindlicheren Daten erweitert werden konnte. Die Analyse erfolgte sowohl für die Suche nach einem gemeinsamen Signal über zwei unabhängige Datenanalysekanäle als auch für eine einzelne Studie zum Rauschen der Pulsare. Es wird weiterhin daran gearbeitet, die Anzahl der Pulsare auf mindestens 25 zu erhöhen. Dieser erweiterte EPTA-Datensatz wird dann auch Teil der nächsten IPTA-Datenkombination werden.

In Anbetracht der zuletzt veröffentlichten Ergebnisse von den Einzelgruppen, die nun alle das gemeinsame Signal darstellen können, ist das IPTA optimistisch, was erreicht werden kann, wenn diese Daten wiederum in der nächsten Datenveröffentlichung (IPTA DR3) kombiniert werden. Die Arbeiten an dieser neuen Datenveröffentlichung, die aktualisierte Datensätze der vier Pulsar-Timing-Arrays des IPTA enthalten wird, sind bereits im Gange. Es ist davon auszugehen, dass die Analyse für die nächste Datenfreigabe innerhalb weniger Jahre abgeschlossen werden kann. „Wenn das Signal, das wir derzeit sehen, der erste Hinweis auf einen Gravitationswellenhintergrund ist, dann ist es auf der Grundlage unserer Simulationen möglich, dass wir in naher Zukunft genauere Messungen der räumlichen Korrelationen erhalten werden, die notwendig sind, um den Ursprung des gemeinsamen Signals eindeutig zu identifizieren“, sagt Dr. Maura McLaughlin von der NANOGrav-Kollaboration. „Das Ganze ist eine echte internationale Teamleistung. Allein die Forschergruppe bei uns am MPIfR besteht aus einer vielfältig zusammengesetzten Gruppe von jüngeren und älteren Wissenschaftlern mit ganz unterschiedlichem kulturellen Hintergrund, die alle am selben Ziel arbeiten“, schließt Michael Kramer, Direktor am MPIfR und Leiter der Forschungsabteilung „Radioastronomische Fundamentalphysik“.

Originalveröffentlichung
The International Pulsar Timing Array second data release: Search for an isotropic Gravitational Wave Background
IPTA-Kollaboration: J. Antoniadis et al., 2022, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (DOI: 10.1093/mnras/stab3418).
The International Pulsar Timing Array second data release: Search for an isotropic Gravitational Wave Background
The IPTA collaboration: J. Antoniadis et al., 2022, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (arXiv link)

Die Autoren der Veröffentlichung sind J. Antoniadis, Z. Arzoumanian, S. Babak, M. Bailes, A.-S. Bak Nielsen, P. T. Baker, C. G. Bassa, B. Bécsy, A. Berthereau, M. Bonetti, A. Brazier, P. R. Brook, M. Burgay, S. Burke-Spolaor, R. N. Caballero, J. A. Casey-Clyde, A. Chalumeau, D. J. Champion, M. Charisi, S. Chatterjee, S. Chen, I. Cognard, J. M. Cordes, N. J. Cornish, F. Crawford, H. T. Cromartie, K. Crowter, S. Dai, M. E. DeCesar, P. B. Demorest, G. Desvignes, T. Dolch, B. Drachler, M. Falxa, E. C. Ferrara, W. Fiore, E. Fonseca, J. R. Gair, N. Garver-Daniels, B. Goncharov, D. C. Good, E. Graikou, L. Guillemot, Y. J. Guo, J. S. Hazboun, G. Hobbs, H. Hu, K. Islo, G. H. Janssen, R. J. Jennings, A. D. Johnson, M. L. Jones, A. R. Kaiser, D. L. Kaplan, R. Karuppusamy, M. J. Keith, L. Z. Kelley, M. Kerr, J. S. Key, M. Kramer, M. T. Lam, W. G. Lamb, T. J. W. Lazio, K. J. Lee, L. Lentati, K. Liu, J. Luo, R. S. Lynch, A. G. Lyne, D. R. Madison, R. A. Main, R. N. Manchester, A. McEwen, J. W. McKee, M. A. McLaughlin, M. B. Mickaliger, C. M. F. Mingarelli, C. Ng, D. J. Nice, S. Oslowski, A. Parthasarathy, T. T. Pennucci, B. B. P. Perera, D. Perrodin, A. Petiteau, N. S. Pol, N. K. Porayko, A. Possenti, S. M. Ransom, P. S. Ray, D. J. Reardon, C. J. Russell, A. Samajdar, L. M. Sampson, S. Sanidas, J. M. Sarkissian, K. Schmitz, L. Schult, A. Sesana, G. Shaifullah, R. M. Shannon, B. J. Shapiro-Albert, X. Siemens, J. Simon, T. L. Smith, L. Speri, R. Spiewak, I. H. Stairs, B. W. Stappers, D. R. Stinebring, J. K. Swiggum, S. R. Taylor, G. Theureau, C. Tiburzi, M. Vallisneri, E. van der Wateren, A. Vecchio, J. P. W. Verbiest, S. J. Vigeland, H. Wahl, J. B. Wang, J. Wang, L. Wang, C. A. Witt, S. Zhang, und X. J. Zhu.

Die an der Veröffentlichung beteiligten Autoren mit Erst- oder Zweitaffiliation am MPIfR sind John Antoniadis, Ann-Sofie Bak Nielsen, David Champion, Gregory Desvignes, Yanjun Guo, Huanchen Hu, Ramesh Karuppusamy, Michael Kramer, Kejia Lee, Kuo Liu, Robert Main, Adytia Parthasarathy, Nataliya Porayko, und Joris Verbiest.

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• Gravitationswellen

Der Beitrag Die Suche nach einem kosmischen Gravitationswellenhintergrund erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.

Das 100m-Radioteleskop des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie begeht im Jahr 2021 seinen 50. Geburtstag. Der Aufbau des Teleskops in einem Eifeltal ca. 40 km südwestlich von Bonn erfolgte in gut dreieinhalbjähriger Bauzeit von 1967 bis 1971. Am 12. Mai 1971 erfolgte das Richtfest in Form einer feierlichen Eröffnung am Standort des Teleskops, nicht weit entfernt von den beiden Eifeldörfern Effelsberg und Lethert, inzwischen Ortsteile der Stadt Bad Münstereifel.

Zum Jubiläum wird im Mai 2021 mit dem Zeitreiseweg der vierte astronomische Themenwanderweg fertiggestellt. Er verläuft als Rundweg von 5 km Länge um das 100-m-Radioteleskop und berichtet auf 20 Tafeln aus der 50jährigen Geschichte des Radioteleskops Effelsberg. Die Tafeln erzählen von wissenschaftlichen Ergebnissen mit dem Teleskop, sowie von bemerkenswerten technischen Neuerungen wie der Installation eines neuen Subreflektors oder dem Aufbau der LOFAR-Station Effelsberg als Ergänzung zu größeren Wellenlängen.

Das 100-m-Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie liegt in einem Bachtal unmittelbar an der Grenze zwischen den Bundesländern Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz. Vom Besucherparkplatz bei den Eifeldörfern Effelsberg und Lethert, die beide zur Ortsgemeinde Bad Münstereifel gehören, sind es ungefähr 15 Minuten Fußweg bis zum Besucherpavillon des Radioteleskops mit direktem Blick auf das Teleskop selbst.

Als Rückblick auf 50 Jahre erfolgreiche Forschungsarbeit mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg wird im Mai 2021 ein neuer Wanderweg, der „Zeitreiseweg“, in der Nachbarschaft des Radioteleskops Effelsberg eröffnet. Er beginnt am Besucherpavillon in unmittelbarer Nähe zum 100-m-Radioteleskop, führt auf einer Strecke von etwas mehr als 5 km rund um das Teleskop und endet am Aussichtspunkt direkt vor der riesigen Antenne. Von dort führt ein kurzer Zickzack-Weg direkt zurück zum Pavillon.

„Der neue Wanderweg erlaubt nicht nur einen faszinierenden Einblick in 50 Jahre Forschung und Technik in Effelsberg, sondern ermöglicht auch die Aussicht auf das spektakuläre Teleskop und die umgebende schöne Eifellandschaft aus verschiedenen Perspektiven“, sagt Alex Kraus, der Leiter des Radioobservatoriums Effelsberg. „Bereits im Rahmen meiner Promotion am Institut hatte ich eine Menge Messzeit mit dem Teleskop zur Untersuchung der Kurzzeitvariabilität von aktiven Galaxienkernen.“ Dieses Thema wird in Station Nr. 8 des Zeitreisewegs dokumentiert.

Der Zeitreiseweg beschreibt in insgesamt 20 Stationen eine Reihe von Ereignissen aus fünf Jahrzehnten Geschichte des 100-m-Radioteleskops, von der offiziellen Eröffnung im Jahr 1971 bis zum 50-jährigen Jubiläum im aktuellen Jahr 2021.

Dazu gehören sowohl wissenschaftliche als auch technische Meilensteine, von der ersten Entdeckung der Moleküle Wasser und Ammoniak außerhalb der Grenzen unserer Milchstraße 1977/79 bis hin zum Weltrekord in der Winkelauflösung von nur 11 Mikrobogensekunden (entspricht dem Durchmesser einer 1-Cent-Münze auf der Mondoberfläche) durch Space VLBI-Beobachtungen mit dem 100-m-Teleskop. Hinzu kommen technische Meilensteine wie die Installation eines neuen Subreflektors mit verstellbarer Oberfläche im Jahr 2006 und die Inbetriebnahme eines zweiten Radioteleskops vor Ort, der Station Effelsberg des europäischen LOFAR-Teleskopnetzwerks.

Der Zeitreiseweg verläuft rund um das Gelände des Radio-Observatoriums, im Bereich von gleich zwei Bundesländern (Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz).

Der Wanderweg, gekennzeichnet durch ein schwarzes Teleskopsymbol auf gelbem Grund, wurde in einer Kooperation des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie mit dem Freundeskreis Sahrbachtal, der Touristinfo/Stadt Bad Münstereifel und der Ortsgruppe Bad Münstereifel des Eifelvereins errichtet. Er ergänzt die drei schon länger vorhandenen astronomischen Wanderwege, Planetenweg, Milchstraßenweg und Galaxienweg, die nahezu die komplette kosmische Entfernungsskala von unserem Sonnensystem bis zu den fernsten Galaxien in Abständen von Milliarden von Lichtjahren abbilden.

„Der Eifelverein Bad Münstereifel gratuliert dem Radioteleskop Effelsberg zum 50. Geburtstag und ist stolz, neben den beiden schon bestehenden Eifelschleifen von Bad Münstereifel zum Teleskop und rund um Effelsberg, nun einen weiteren attraktiven und informativen Wanderweg, in Zusammenarbeit mit den anderen Kooperationspartnern, umgesetzt zu haben“, sagt Bernhard Ohlert, der Vorsitzende der OG Bad Münstereifel des Eifelvereins.

„Der Freundeskreis Sahrbachtal e.V. sendet Glückwünsche zum 50-jährigen Bestehen des meisterhaft in die Natur des Ahrgebirges eingebettete Radioteleskops Effelsberg. Mit diesem stets weiterentwickelten wissenschaftlich genutzten Instrument konnten bedeutende Ergebnisse der Grundlagenforschung in der Astronomie erzielt werden“, ergänzt Walter Brüggemann, der Vorsitzende des Freundeskreises Sahrbachtal e.V. „Der Freundeskreis Sahrbachtal e.V. begrüßt die Jubiläumseröffnung des neuen Zeitreiserundweges als weiteres Informations- und Erlebnisangebot für interessierte Wanderer. Wir freuen uns auf die Fortführung unserer „historisch gewachsenen“ guten Kooperation mit dem MPIfR und danken für die ausgezeichnete Zusammenarbeit sowie touristischen Impulse.“

„Mit dem Zeitreiseweg haben wir ein attraktives Ensemble von astronomischen Wanderwegen am Radioteleskop Effelsberg“, schließt Norbert Junkes, der Pressereferent des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, auf den die Konzeption der vier Wanderwege zurückgeht. „In Zukunft möchten wir das System von virtuellen Verbindungsstationen zwischen unseren Wanderwegen noch weiter ausbauen, das den Planetenweg mit der Station „Sirius“ am APEX-Teleskop in Chile schon jetzt zum längsten astronomischen Wanderweg der Erde macht.“

Weitere Informationen
Im folgenden eine kurze Beschreibung der 20 Stationen des Zeitreisewegs Effelsberg (vgl. Tabelle in Abb. 3):

1. Die erste Station des Weges stellt die Eröffnung des Radioteleskops nach rund dreijähriger Bauzeit am 12. Mai 1971 dar. Bereits am 23. April 1971 wurde der Supernova-Überrest HB21 als erste erfolgreiche Messung („First Light“) mit dem Effelsberger Radioteleskop beobachtet.

2. Station Nr. 2 markiert am 1. August 1972 den Beginn des vollen Messbetriebs mit dem Radioteleskop Effelsberg und den Empfängern der ersten Generation. Im gleichen Jahr wurden die ersten Pulsarmessungen bei einer Wellenlänge von 2,8 cm durchgeführt, der bis zu diesem Zeitpunkt kürzesten Wellenlänge für Pulsarbeobachtungen.

3. 1973 wurde das Radioteleskop Effelsberg erstmals in ein weltweites Netzwerk von Radioteleskopen („Very Long Baseline Interferometry“, VLBI) integriert. Die ersten Messungen mit transatlantischen Basislinien fanden statt, ermöglicht durch die Verbindung des 100-m-Teleskops mit Radioteleskopen in den USA.

4. Ein Jahr später, 1974, wurde das Radioteleskop Effelsberg sechs Monate lang tagsüber als Empfangsstation für die Sonnensonde HELIOS genutzt. HELIOS war das erste Großprojekt der deutschen Raumfahrt. Im gleichen Jahr wurde die erste vollständige Kartierung der Radiostrahlung der Andromedagalaxie M31 bei 11 cm Wellenlänge veröffentlicht.

5. Aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit ist das Radioteleskop Effelsberg ideal für die Messung extrem schwacher Radiosignale geeignet. Mit dem 100-m-Teleskop konnten erstmals Spektrallinien von Wasser H₂O (1977 in M33) und Ammoniak NH₃ (1979 in IC342) in anderen Galaxien in mehreren Millionen Lichtjahren Entfernung nachgewiesen werden.

6. Nach etwa zehn Jahren Messungen mit den drei damals größten voll beweglichen Radioteleskopen der Erde (Effelsberg: 100 m, Jodrell Bank: 76 m, Parkes: 64 m Durchmesser) konnte 1982 eine Karte der Radiostrahlung des gesamten Himmels bei 73 cm Wellenlänge in hoher Auflösung veröffentlicht werden.

7. Beobachtungen einer ganzen Reihe von spektroskopischen Linien des Ammoniakmoleküls NH₃ mit dem Radioteleskop Effelsberg führten zur Einführung eines kosmischen Thermometers zur Bestimmung der Temperatur von Molekülwolken, den Geburtsstätten von neuen Sternen.

8. Mit dem Radioteleskop Effelsberg wurde die Kurzzeitvariabilität („intraday Variability“, IDV) in den Kernen von extragalaktischen Radioquellen entdeckt. In den Zentralregionen von extrem weit entfernten aktiven Galaxien (z.B. 0917+624 in neun Milliarden Lichtjahre Entfernung) findet man Helligkeitsschwankungen innerhalb weniger Stunden und kann damit Strukturen von der Größe unseres Sonnensystems erkennen.

9. Der Zeeman-Effekt ist die Aufspaltung von Spektrallinien in Magnetfeldern (Nobelpreis für Pieter Zeeman 1902). Der Nachweis dieses Effekts im Weltraum wurde erstmals mit dem Radioteleskop Effelsberg für das Wassermolekül H₂O erbracht. Dies ermöglicht die Untersuchung von Magnetfeldern in Molekülwolken.

10. Eine kreisförmige Schiene mit 64 m Durchmesser trägt das komplette Gewicht des Radioteleskops Effelsberg. Nach 25 Jahren Betrieb musste diese Schiene komplett ausgetauscht werden. Dazu wurde das Teleskop mit seinem Gesamtgewicht von 3200 Tonnen für die Zeit des Schienenwechsels „aufgebockt“.

11. Einsteins allgemeine Relativitätstheorie sagt eine kontinuierliche Richtungsänderung der Drehachse eines Pulsars (geodätische Präzession) voraus, wenn er sich im Gravitationsfeld eines Begleitsterns bewegt. Mit dem Effelsberger Radioteleskop konnte dieser Effekt erstmals nachgewiesen werden, und zwar für den Pulsar PSR 1913+16.

12. Eine systematische Untersuchung der Magnetfelder von Galaxien und unserer Milchstraße erfolgte durch Beobachtungen der polarisierten Radiostrahlung mit dem Radioteleskop Effelsberg. Ein schönes Beispiel ist eine detaillierte Karte zur Untersuchung des Magnetfeldes unserer Nachbargalaxie M31 bei 6 cm Wellenlänge.

13. Der Subreflektor des Radioteleskops Effelsberg mit einem Durchmesser von 6,50 m befindet sich nahe dem Brennpunkt an der Spitze der vier Standbeine. Am 5. Oktober 2006 wurde ein neuer, verbesserter Subreflektor mit 100 motorisch gesteuerten aktiven Oberflächenelementen installiert, der die Leistung des Radioteleskops weiter erhöht.

14. Die erste deutsche Station des europäischen Niederfrequenz-Radioteleskops LOFAR wurde auf dem Gelände des Radio-Observatoriums Effelsberg errichtet. Die LOFAR-Stationen sind über mehrere Länder in Europa verteilt und über schnelle Datenleitungsverbindungen direkt miteinander verbunden.

15. Am Radioteleskop Effelsberg laufen spezielle Messprogramme zum Auffinden neuer Pulsare. PSR J1745+10 ist der erste Millisekunden-Pulsar, der in Effelsberg entdeckt wurde. Es handelt sich um einen sogenannten „Schwarze-Witwe-Pulsar“, bei dem die hochenergetische Strahlung des Pulsars seinen Partner mit der Zeit fast vollständig verdampft.

16. Ein Pulsar mit einem extrem starken Magnetfeld, ein so genannter Magnetar, wurde mit dem Radioteleskop Effelsberg in unmittelbarer Nähe des Milchstraßenzentrums entdeckt. Er bewegt sich in einer Umlaufzeit von etwa 500 Jahren um das supermassive Schwarze Loch im Zentrum (Sgr A* mit mehr als 4 Millionen Sonnenmassen).

17. Im Rahmen des Projekts „Effelsberg-Bonn-HI-Survey“ (EBHIS) wurde mit dem Radioteleskop Effelsberg der komplette Nordhimmel im Licht der 21-cm-Spektrallinie des neutralen Wasserstoffs (HI) beobachtet.

18. Bei der Untersuchung der Spektrallinien von Wassermasern in der Galaxie NGC 4258 in einem Space-VLBI-Netzwerk, das das Weltraumteleskop RadioAstron mit einer Reihe von erdgebundenen Radioteleskopen einschließlich des 100-m-Teleskops verbindet, konnte die höchste Winkelauflösung in der Astronomie mit einem Wert von 11 Mikrobogensekunden erreicht werden.

19. Das „Global Millimeter VLBI Array“ (GMVA) wird eingesetzt, um Details in den Zentralregionen von Galaxien wie Perseus A, Cygnus A, M87 und Sgr A* (Zentrum der Milchstraße) mit sehr hoher Winkelauflösung zu untersuchen. Bei einer Wellenlänge von nur 3,5 mm stößt das partizipierende 100-m-Radio Effelsberg an seine Grenzen.

20. Im Jahr 2021 hat das Radioteleskop Effelsberg die ersten 50 Jahre seines Lebens vollendet. Aus diesem Anlass hat die Deutsche Post eine Jubiläumsmarke „50 Jahre 100-m-Radioteleskop Effelsberg“ herausgegeben. Die Beobachtungen und Forschungsprogramme mit dem 100-m-Teleskop werden fortgesetzt.

Der Zeitreiseweg am Radioteleskop Effelsberg ergänzt die drei bereits vorhandenen astronomischen Themenwege, Planetenweg, Milchstraßenweg und Galaxienweg, die die komplette astronomische Entfernungsskala von unserem Sonnensystem bis zu den fernsten Galaxien in Milliarden von Lichtjahren Entfernung abbilden.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Eine internationale Gruppe von Astronomen unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und der University of British Columbia (UBC) in Vancouver hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen. Das Programm mit dem Namen „Relativistic and Binary Pulsars“ (RelBin) und die ersten Ergebnisse werden in einem heute veröffentlichten Artikel in der Fachzeitschrift „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ beschrieben.

Die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein gehört zu den bestuntersuchten Theorien der Physik und stellt die derzeit beste Beschreibung der Gravitation dar. Dennoch bleiben Fragen wie die nach der Natur der „Dunklen Materie“ oder der „Dunklen Energie“ unbeantwortet, und mögliche Abweichungen von der allgemeinen Relativitätstheorie werden nach wie vor untersucht. Hier bietet die Erforschung von Binärpulsaren, Sternen extrem hoher Dichte, die sowohl als kosmische Leuchttürme als auch als präzise Uhren fungieren, einzigartige Einblicke, die andere Experimente, etwa mit Gravitationswellendetektoren oder Satellitenmissionen, ergänzen.

Pulsare sind nur etwa 24 km groß und bestehen hauptsächlich aus Neutronen. Mit Massen bis etwa zweifacher Sonnenmasse sind sie die extremsten Objekte im beobachtbaren Universum. Durch die Verfolgung ihrer Bewegung um einen möglichen Begleiter, einen anderen Neutronenstern oder einen größeren „Weißen Zwerg“, den freigelegten Kern eines gewöhnlichen Sterns am Ende seines Lebens, können Radioteleskope wie MeerKAT in Südafrika ihre Position in der jeweiligen Umlaufbahn auf nur etwa 30 Meter genau bestimmen! Dies kann eine Reihe von relativistischen Effekten in der Umlaufbewegung aufdecken, wie die Emission von Gravitationswellen oder die Auswirkungen auf die Ausbreitung von Licht in ihren starken Gravitationsfeldern.

Das MeerKAT-Teleskop ist ein hervorragendes neues Radioteleskop, das vom „South African Radio Astronomy Observatory“ (SARAO) gebaut und betrieben wird. Es bietet eine hohe Empfindlichkeit durch die Kombination der Signale von 64 einzelnen 13-m-Antennen. Im Rahmen des „Large Survey Proposals“ MeerTime, das von Prof. Matthew Bailes von der Swinburne-Universität in Australien geleitet wird, war das Projekt „Relativistic and Binary Pulsars“ (RelBin) unter der Leitung von Prof. Michael Kramer, Direktor am MPIfR, Bonn, und Prof. Ingrid Stairs, University of British Columbia in Kanada, das am besten bewertete Wissenschaftsprogramm, das für MeerKAT vorgeschlagen wurde. Das internationale RelBin-Team mit Kollegen aus Afrika, Australien, Europa und Nordamerika präsentiert nun die ersten Ergebnisse aus diesem Programm.

RelBin konzentriert sich in erster Linie auf die Beobachtung von relativistischen Effekten in Pulsar-Binärsystemen, um Präzisionsmessungen der Massen von Neutronensternen und Tests von Gravitationstheorien zu ermöglichen. Auch wenn detaillierte Ergebnisse erst nach vielen weiteren Monaten der Beobachtung zu erwarten sind, kann das Team bereits jetzt zeigen, dass die Beobachtungen mit MeerKAT die vorhandenen Daten von anderen Teleskopen typischerweise um einen Faktor 2-3, manchmal sogar um eine ganze Größenordnung, verbessern. Michael Kramer ist begeistert: „Die Leistung von MeerKAT ist besser als wir erwartet haben! Wir können jetzt Experimente durchführen, die mit anderen Teleskopen nicht nur etwa 10 Jahre gedauert hätten, sondern wir können sie auch viel präziser durchführen.

Zu den untersuchten Quellen gehört das berühmte Doppelpulsar-System, in dem sich zwei Pulsare in nur 2,5 Stunden umkreisen. Die Co-Leiterin des Projekts, Ingrid Stairs, erklärt: „Wir können dieses System jetzt viel genauer untersuchen. Das System ändert seine Bahnkonfiguration aufgrund relativistischer Effekte ständig, und wir können diese Effekte für Tests der allgemeinen Relativitätstheorie sehr genau verfolgen.“

RelBin ist die bisher größte Studie von relativistischen Doppelpulsaren und zielt auch darauf ab, die Zahl präzise gemessener Massen von Neutronensternen zu erhöhen. Dr. Vivek Venkatraman Krishnan, Post-Doktorand am MPIfR und Mitorganisator der Arbeit, bringt dies auf den Punkt: „Die Masse von Neutronensternen gibt Aufschluss darüber, wie dicht wir die Materie im Universum packen können. Mit MeerKAT-Beobachtungen von relativistischen Effekten in der Bewegung von Neutronensternen in Binärsystemen können wir ihre Massen mit einer Genauigkeit von etwa 1% oder besser messen und damit möglicherweise eine Reihe von Modellen, die von Kernphysikern vorgeschlagen wurden, beweisen oder ausschließen.“

Das Team von Matthew Bailes an der Swinburne University of Technology hat die Supercomputer-Infrastruktur entwickelt, die täglich fast 300 Millionen Megabyte an Input vom Teleskop verdaut und in wissenschaftlich verwertbare Daten umwandelt. „MeerKAT ist ein perfektes Beispiel für ein global umfassendes Wissenschaftsprojekt, bei dem Experten aus der ganzen Welt zusammenkommen, um ein fantastisches Instrument zu bauen, das die Einsteinschen Gesetze auf Herz und Nieren prüft“, sagt er.

Das von SARAO betriebene MeerKAT-Teleskopnetzwerk ist das größte Radioteleskop der südlichen Hemisphäre und eines von zwei Vorläuferinstrumenten des SKA-Projekts, aufgebaut in Südafrika. Das in der Karoo-Wüste gelegene Radioteleskop wird demnächst von der Max-Planck-Gesellschaft in Zusammenarbeit mit SARAO und dem INAF in Italien um eine Anzahl zusätzlicher Reflektorantennen erweitert. Dieses Projekt unter der Bezeichnung „MeerKAT+“ wird die Fähigkeiten von MeerKAT verbessern. Das Teleskop soll später schrittweise in das Mid-Teleskop des SKAO integriert werden. Die ersten wissenschaftlichen Beobachtungen mit dem verbesserten MeerKAT-Teleskop könnten bereits im Jahr 2023 beginnen, noch während der Testphase des Teleskops.

„Wir möchten unseren südafrikanischen Kollegen einfach zu ihrer großartigen Leistung gratulieren. Wir sind stolz und dankbar, dass wir das Teleskop zusammen mit unseren afrikanischen Kollegen für unsere gemeinsamen Studien nutzen können. Bleiben Sie dran für viele weitere spannende Ergebnisse!“, schließt Michael Kramer.

Hintergrundinformation
Das vom „South African Radio Astronomy Observatory“ (SARAO) betriebene MeerKAT-Teleskopnetzwerk ist das größte Radioteleskop der südlichen Hemisphäre und eines von zwei Vorläuferinstrumenten des SKA-Projekts, das in Südafrika stehen wird. Das in der Karoo-Wüste gelegene Radioteleskop wird demnächst um weitere Parabolantennen zum Projekt „MeerKAT+“ erweitert. Das Teleskop wird später schrittweise in das SKA-Projekt integriert, dessen Bau demnächst beginnt und bis 2028 andauern wird. Die ersten wissenschaftlichen Beobachtungen mit MeerKAT+ könnten bereits im Jahr 2023 beginnen, während der Testphasen des Teleskops.

MeerTIME ist ein „Large Survey Proposal“, für das MeerKAT-Teleskopnetzwerk, geleitet von der „Swinburne University of Technology“ in Zusammenarbeit mit mehreren australischen Instituten sowie INAF, der University of Manchester, dem MPIfR, dem NRAO und dem SARAO.

„Relativistic and Binary Pulsars“ (RelBin) ist ein Wissenschaftsprogramm im Rahmen des „Large Survey Proposals“ MeerTime, zur systematischen Untersuchung von Pulsarbinärsystemen für Tests der Gravitation. Das Programm wird von Prof. Michael Kramer, Direktor am MPIfR in Bonn, und Prof. Ingrid Stairs von der University of British Columbia (UBC) geleitet. Das internationale Forschungsteam von RelBin umfasst Wissenschaftler aus Afrika, Australien, Europa und Nordamerika.

Das Forscherteam für die Veröffentlichung umfasst Michael Kramer, Ingrid H. Stairs, Vivek Venkatraman Krishnan, Paulo C. C. Freire, Federico Abbate, Matthew Bailes, Marta Burgay, Sandra Buchner, David J. Champion, Ismaël Cognard, Tasha Gautam, Marisa Geyer, Lucas Guillemot, Huanchen Hu, Gemma Janssen, Marcus E. Lower, Aditya Parthasarathy, Andrea Possenti, Scott Ransom, Daniel J. Reardon, Alessandro Ridolfi, Maciej Serylak, Ryan M. Shannon, Renée Spiewak, Gilles Theureau, Willem van Straten, Norbert Wex, Lucy S. Oswald, Bettina Posselt, Charlotte Sobey, Ewan D. Barr, Fernando Camilo, Benjamin Hugo, Andrew Jameson, Simon Johnston, Aris Karastergio, Michael Keith und Stefan Osłowski. Elf der Autoren (Kramer, Venkatraman Krishnan, Freire, Abbate, Champion, Gautam, Hu, Parthasarathy, Ridolfi, Wex and Barr) haben eine Affiliation mit dem MPIfR.

Originalveröffentlichung
The Relativistic Binary Programme on MeerKAT: Science objectives and first results
M. Kramer et al.,
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), Volume 504, Issue 2, June 2021, Pages 2094–2114),
DOI: doi.org/10.1093/mnras/stab375

The Relativistic Binary Programme on MeerKAT: Science objectives and first results
arXiv-Preprint (Kramer et al. 2021, MNRAS Volume 504, Issue 2, June 2021, Pages 2094–2114)

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Das 100m-Radioteleskop des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie begeht im Jahr 2021 seinen 50. Geburtstag. Der Aufbau des Teleskops in einem Eifeltal ca. 40 km südwestlich von Bonn erfolgte in gut dreieinhalbjähriger Bauzeit von 1967 bis 1971. Am 12. Mai 1971 war Richtfest in Form einer feierlichen Eröffnung am Standort des Teleskops, nicht weit entfernt von den beiden Eifeldörfern Effelsberg und Lethert, inzwischen Ortsteile der Stadt Bad Münstereifel. Zur Eröffnung konnte eine Reihe von Gästen aus Forschung und Politik vor Ort begrüßt werden.

Ein gutes Jahr später, am 1. August 1972, wurde dann der volle Messbetrieb mit dem Radioteleskop Effelsberg aufgenommen. Während der folgenden fünf Jahrzehnte erfolgte eine stetige technische Aufrüstung des Radioteleskops, so dass es auch heute noch zu den leistungsfähigsten Teleskopen der Erde zählt. Das 100m-Teleskop ist nach wie vor ein zentraler Bestandteil der wissenschaftlichen Arbeit des Instituts.

Seit ihren Anfängen in den 1930er Jahren hat sich die Radioastronomie zu einer bedeutenden Methode für die Erforschung des Weltalls entwickelt, denn sie dringt in Tiefen des Universums ein, die dem sichtbaren Licht versperrt bleiben. So ist etwa die Entdeckung von neuen Himmelskörpern wie Quasaren und Pulsaren sowie weit entfernten Galaxien diesem Teilgebiet der Astronomie zuzuschreiben. Mindestens vier Physik-Nobelpreise gehen auf radioastronomische Erkenntnisse zurück. Zur Beobachtung von Radiowellen werden spezielle Teleskope eingesetzt. In Deutschland ist das 100m-Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) das mit Abstand größte seiner Art – es ist auch 50 Jahre nach seiner Fertigstellung das größte voll bewegliche Radioteleskop Europas und das zweitgrößte der Erde.

Als Rückschau auf bisher 50 Jahre erfolgreicher Forschungsarbeit mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg wird in diesen Tagen ein neuer Wanderweg, der „Zeitreiseweg“, rund um das Teleskop eröffnet, der auf insgesamt 20 Stationen eine Reihe von besonderen Ereignissen aus diesen fünf Jahrzehnten beschreibt, von der Eröffnung des Radioteleskops im Jahr 1971 bis zum 50-Jahre-Jubiläum in diesem Jahr 2021.

Darunter finden sich sowohl wissenschaftliche als auch technische Wegmarken, von der erstmaligen Entdeckung der Moleküle Wasser und Ammoniak außerhalb der Grenzen unserer Milchstraße in den Jahren 1977/79 bis zu einem Weltrekord in Winkelauflösung von nur 11 Mikrobogensekunden (das entspricht dem Durchmesser einer 1-Cent-Münze auf dem Mond) durch Weltraum-VLBI unter Beteiligung des 100-m-Teleskops. Auch technische Wegmarken wie der Einbau eines neuen Subreflektors mit aktiver Oberfläche im Jahr 2006 oder die Inbetriebnahme eines zweiten Radioteleskops vor Ort, der Effelsberg-Station des europäischen LOFAR-Teleskopnetzwerks, sind darin enthalten.

Abb. 1 (ganz oben) zeigt das 100-m-Radioteleskop kurz vor der Eröffnung im Jahr 1971. Auf diesem Bild ist sehr schön zu erkennen, dass die unteren Elemente der Tragekonstruktion nicht in Weiß, sondern eher dunkel erscheinen. Tatsächlich war dieser Teil des Teleskops zunächst für kurze Zeit in Blau angestrichen. Das daraus resultierende Temperaturverhalten führte allerdings sehr schnell zu einem Anstrich in weißer Farbe auch für diesen Teleskopteil, und dabei ist es dann auch geblieben. Nach wie vor sind Malerarbeiten ein regulärer Bestandteil der jährlichen Wartungsarbeiten am Teleskop. Die Maler kommen in jedem Sommer für ca. acht Wochen im Juli/August. Dann finden tagsüber Anstricharbeiten statt, während nachts das Teleskop auch in dieser Phase für ein astronomisches Messprogramm zur Verfügung steht.

In Abb.2 (rechts) ist in der ersten Reihe links Prof. Reimar Lüst (Vorsitzender des Wissenschaftsrats) zu sehen, neben ihm Prof. Otto Hachenberg, den Gründungsdirektor des MPIfR. Der vierte von links ist Johannes Rau, der damalige Wissenschaftsminister von NRW, und rechts neben ihm der Bundesforschungsminister, Hans Leussink. Ganz rechts in dieser Reihe sitzt Prof. Richard Wielebinski, ein weiteres Mitglied der ersten Generation des Direktorenkollegiums am MPIfR. Der dritte Direktor am MPIfR, Prof. Peter G. Mezger, ist auf diesem Bild nicht zu sehen. Ein weiteres Foto vom 12. Mai 1971 zeigt den Kontrollraum des Radio-Observatoriums Effelsberg, mit MPIfR-Direktor Otto Hachenberg im Gespräch mit Bundesforschungsminister Hans Leussink (Abb. 3 weiter unten).

Auch heute noch gibt es am MPIfR ein Kollegium von drei Direktoren, die in ihren jeweiligen Forschungsabteilungen unterschiedliche Aspekte der Radioastronomie verfolgen.

Prof. Michael Kramer ist Leiter der Abteilung „Radioastronomische Fundamentalphysik“, die Fragen der fundamentalen Physik untersucht, von kosmischen Magnetfeldern bis zur Gravitation. Beobachtungen dazu mit dem Radioteleskop Effelsberg erfolgen zum Beispiel über größere Kollaborationen wie das „European Pulsar Timing Array“ (EPTA) oder das „High Time Resolution Universe“ (HTRU), an denen die Abteilung maßgeblich beteiligt ist.

Prof. J. Anton Zensus leitet die Forschungsabteilung „Radioastronomie/VLBI“, die das 100-m-Radioteleskop zum überwiegenden Teil nicht als Einzelinstrument nutzt, sondern im Verbund in unterschiedlichen kontinentalen und globalen Netzwerken von Radioteleskopen, um so Beobachtungen höchster Winkelauflösung zu ermöglichen. Dazu gehören zum Beispiel das „European VLBI-Network“ (eVLBI), das „Global Millimeter-VLBI Array“ (GMVA) oder das neue Projekt „M2FINDERS“, für das Anton Zensus erst ganz aktuell einen der prestigereichen „Advanced Research Grants“ des europäischen Forschungsrats (ERC) erhalten hat.

Prof. Karl M. Menten ist Leiter der Forschungsabteilung „Millimeter- und Submillimeter-Astronomie“ am MPIfR. Kollaborationen im Rahmen der Arbeit in dieser Abteilung, die das 100-m-Teleskop nutzen, sind z.B. „The Bar and Spiral Structure Legacy (BeSSeL) Survey“ oder das „Megamaser-Cosmology-Projekt“.

Ein größerer Teil der Forschungsarbeit in der „Millimeter- und Submillimeter-Astronomie“ spielt sich allerdings bei höheren Radiofrequenzen im Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängenbereich ab und nutzt Radioteleskope wie z.B. APEX in Chile und die fliegende Sternwarte SOFIA. In diesen Wellenlängenbereichen kommt das 100-m-Teleskop (Grenzfrequenz 96 GHz/3,1 mm Wellenlänge) dann nicht mehr zum Einsatz.

Aktuell dominieren im Messprogramm mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg, wie üblich in dieser Zeit des Jahres, Messprogramme im internationalen Verbund (Very Long Baseline Interferometrie, VLBI), bei denen das 100-m-Radioteleskop mit anderen Radioteleskopen der Erde vernetzt wird, um so über Kontinente und Ozeane hinweg Messungen mit höchster Winkelauflösung durchführen zu können. Damit wird ein virtuelles Radioteleskop von bis zu Erdgröße simuliert. Das Radioteleskop Effelsberg ist wegen seiner großen Sammelfläche (es ist auch nach fünf Jahrzehneten Betrieb noch das zweitgrößte bewegliche Radiotelekop der Erde) nach wie vor ein begehrter Partner für diese Messungen.

In einer aktuellen Information des MPIfR wurde der Beitrag des Radioteleskops Effelsberg bei der Untersuchung des Zentralbereichs der Galaxie M87 (M87*) gewürdigt. Im Zentrum dieser Galaxie konnte erstmals ein Bild vom Schatten eines Schwarzen Lochs dargestellt werden (Multifrequenzbeobachtungen von M87*, vom 14. April 2021).

Ein weiterer Schwerpunkt des Beobachtungsprogramms liegt bei Pulsaren und schnellen Radiostrahlungsausbrüchen (Fast Radio Bursts, FRBs), also Beobachtungen mit sehr hoher Zeitauflösung im Bereich von Mikrosekunden. Welche Bedeutung dem 100-m-Teleskop in dieser Art von Messungen zukommt, wurde in einer weiteren Presseinformation von letzter Woche beschrieben („Auf der Jagd nach einem berühmten Radiostrahlungsausbruch“, vom 19. April 2021).

„Auch nach 50 Jahren ist das Teleskop ein astronomisches Instrument der Spitzenklasse. In den vergangenen Jahrzehnten wurden – abgesehen von der Grundstruktur – nahezu alle Komponenten beständig erneuert und verbessert. Nach wie vor ist die Nachfrage nach Messzeit hoch und es kommen Beobachtungsanträge von Wissenschaftlern aus aller Welt“, sagt Dr. Alex Kraus, der Leiter des Radioobservatoriums Effelsberg.

„Effelsberg hat in der Vergangenheit wiederholt seine Vielseitigkeit gezeigt. Die Möglichkeit, immer wieder neue, speziell entwickelte Spitzentechnologie für die Empfangssysteme einzusetzen, wird unser Teleskop noch auf absehbarer Zukunft an der Weltspitze halten”, schließt Prof. Michael Kramer, als Direktor am MPIfR verantwortlich für das Radioobservatorium mit dem 100-m-Teleskop.

Weitere Informationen
Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn/Deutschland erforscht das Universum in Radio- und Infrarot-Wellenlängen. Es beherbergt drei Forschungsabteilungen zu den Themen „Fundamentalphysik in der Radioastronomie“, „Millimeter- und Submillimeter-Astronomie“ und „Radioastronomie/VLBI“, außerdem eine Reihe von Forschungsgruppen und technischen Fachabteilungen.

Im Radio-Observatorium Effelsberg betreibt das Institut zwei Radioteleskope, das 100m-Teleskop und die Station Effelsberg des internationalen Niederfrequenz-Teleskop-Netzwerks LOFAR. Ein weiteres Teleskop des Instituts ist APEX, das Atacama Pathfinder Experiment. APEX ist ein 12m-Teleskop für den Submillimeterbereich, das in 5100 m Höhe in Chile in Kooperation mit der europäischen Südsternwarte ESO und dem schwedischen Onsala-Observatorium OSO betrieben wird.

Mit einem Durchmesser von 100 Metern ist das Radioteleskop Effelsberg eines der größten voll beweglichen Radioteleskope der Erde. Mit dem Teleskop werden Pulsare, kalte Gas- und Staubnebel, die Orte der Sternentstehung, Materiejets von Schwarzen Löchern und die Kerne entfernter Galaxien sowie Radioemission und Magnetfelder in unserer Milchstraße und nahen Galaxien beobachtet. Das Effelsberger Teleskop ist ein wichtiger Teil des weltweiten Netzwerks von Radioteleskopen. Die Kombination verschiedener Teleskope im interferometrischen Betrieb ermöglicht es, die schärfsten Bilder des Universums zu erhalten.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Das 100m-Radioteleskop des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie begeht im Jahr 2021 seinen 50. Geburtstag. Zu diesem Anlass wird am 1. April 2021 eine Sonderbriefmarke „50 Jahre 100m-Radioteleskop Effelsberg“ herausgegeben. Der Aufbau des Teleskops in einem Eifeltal ca. 40 km südwestlich von Bonn erfolgte in gut dreieinhalbjähriger Bauzeit von 1967 bis 1971. Am 12. Mai 1971 erfolgte das Richtfest in Form einer feierlichen Eröffnung am Standort des Teleskops, nicht weit entfernt von den beiden Eifeldörfern Effelsberg und Lethert, inzwischen Ortsteile der Stadt Bad Münstereifel.

Ein gutes Jahr später, am 1. August 1972, konnte dann der volle Messbetrieb mit dem Radioteleskop Effelsberg aufgenommen werden. In den vergangenen fünf Jahrzehnten wurde eine Reihe erfolgreicher Beobachtungen des Universums im Bereich der Radiowellen mit dem Teleskop durchgeführt, von unserer kosmischen Nachbarschaft in der Milchstraße bis zu fernen und fernsten Galaxien. Während dieser Zeit erfolgte eine stetige technische Aufrüstung des Radioteleskops, so dass es auch heute noch zu den leistungsfähigsten Teleskopen der Erde zählt. Das 100m-Teleskop ist nach wie vor ein zentraler Bestandteil der wissenschaftlichen Arbeit des Instituts.

Seit ihren Anfängen in den 1930er Jahren hat sich die Radioastronomie zu einer bedeutenden Methode für die Erforschung des Weltalls entwickelt, denn sie dringt in Tiefen des Universums ein, die dem sichtbaren Licht versperrt bleiben. So ist etwa die Entdeckung von neuen Himmelskörpern wie Quasaren und Pulsaren sowie weit entfernten Galaxien diesem Teilgebiet der Astronomie zuzuschreiben. Mindestens vier Physik-Nobelpreise gehen auf radioastronomische Erkenntnisse zurück. Zur Beobachtung von Radiowellen werden spezielle Teleskope eingesetzt. In Deutschland ist das 100m-Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) das mit Abstand größte seiner Art – es ist auch 50 Jahre nach seiner Fertigstellung das größte voll bewegliche Radioteleskop Europas und das zweitgrößte der Erde.

Zum 50jährigen Jubiläum des Teleskops gibt das Bundesfinanzministerium am 1. April 2021 eine Sonderbriefmarke im Wert von 1,55 Euro heraus (Abb. 1). Es ist bereits die zweite Briefmarke in Deutschland, die das 100-m-Radioteleskop zeigt. Im Jahr 1976 wurde im Rahmen der Dauermarkenserie „Industrie und Technik“ das Radioteleskop Effelsberg präsentiert. Mit einem Nennwert von 500 Pfennig (fünf DMark) stellte diese Marke den höchsten Wert unter den 23 Briefmarken der Serie dar.

Die Einweihung des Teleskops erfolgte nach dreieinhalbjähriger Bauzeit am 12. Mai 1971. Seitdem wird es in Verbindung mit regelmäßiger intensiver Wartung kontinuierlich auf dem aktuellen Stand der Technik gehalten und zählt nach wie vor zu den leistungsfähigsten Teleskopen der Erde. Als Beispiel für technische Neuerungen sei die Installation eines neuen Subreflektors mit aktiver Oberfläche im Jahr 2006 genannt. Ab 2007 kam am Standort des 100m-Teleskop ein weiteres Teleskop für langwelligere Radiostrahlung hinzu, die Effelsberg-Station des europäischen Niederfrequenzteleskops LOFAR.

Die hochempfindlichen Empfänger des 100-m-Teleskops sind in der Lage, außerordentlich schwache Radiosignal aus großen Entfernungen im Kosmos aufzuspüren. Astronomen aus aller Welt reichen Beobachtungsanträge ein, um Forschungsprojekte mit dem Radioteleskop Effelsberg durchzuführen. Aus Beobachtungen von Molekülen lassen sich Dichte, Temperatur, Chemie und Dynamik im interstellaren Gas bestimmen, und damit in Regionen, in denen sich neue Sterne bilden. In vielen externen Milchstraßensystemen wurden großräumige Magnetfelder entdeckt. Für extreme Objekte wie Pulsare, Endstadien bei der Entwicklung von massereichen Sternen, ist das 100m-Teleskop sogar einzigartig aufgrund seiner Empfindlichkeit im Bereich kurzer cm-Wellenlängen.

Auch bei der Verbindung einzelner Radioteleskope zu einem weltumspannenden Netzwerk stellt das Effelsberger Teleskop eine wichtige Station dar. Mit interferometrischer Technik (VLBI – Very Long Baseline Interferometry) gelingen die schärfsten Aufnahmen des Kosmos.

Damit bildet das 100-m-Radioteleskop Effelsberg ein wichtiges Empfangsinstrument für alle drei Forschungsabteilungen am MPIfR, „Radioastronomische Fundamentalphysik“, „Millimeter- und Submillimeter-Astronomie“ und „Radioastronomie/VLBI“.

„Das 100m-Teleskop ermöglicht hochempfindliche Messungen im Verbund mit anderen Teleskopen auf der ganzen Welt und sogar im Weltraum, die uns helfen die Eigenschaften von Galaxienkernen im Universum zu untersuchen und diese mysteriösen Objekte zu verstehen“, sagt Anton Zensus, der als Direktor am MPIfR die Forschungsabteilung „Radioastronomie/VLBI“ leitet.

„Auch 50 Jahre nach seiner Einweihung zählt das Teleskop zu den leistungsfähigsten Radioteleskopen weltweit und ist entsprechend nachgefragt. Pro Jahr wird ein Anteil von mehr als 70% der Zeit für astronomische Beobachtungen genutzt, wobei die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht nur aus dem Institut kommen, sondern aus aller Welt“, ergänzt Alex Kraus, der Leiter des Radio-Observatoriums Effelsberg.

Auch abseits der Wissenschaft sind Besucher rund um den Globus fasziniert von der Technik und Ingenieurskunst des 100m-Radioteleskops. In Sichtweite des gigantischen Parabolspiegels finden in einem Besucherpavillon regelmäßig Vorträge statt. Von dort aus ist ein Aussichtsplateau unmittelbar vor dem Teleskop selbst über einen Zickzackweg für Besucher erreichbar.

Drei astronomische Themenwanderwege, Planetenweg, Milchstraßenweg und Galaxienweg, beleuchten die schier unvorstellbaren Entfernungen im Universum. Zum Jubiläum wird noch in diesem Jahr ein vierter Weg, der „Zeitreiseweg“, die drei vorhandenen Wege ergänzen. Er zeigt auf 20 Stationen wichtige Markierungspunkte aus der 50jährigen Erfolgsgeschichte des Radioteleskops Effelsberg.

Es bleibt zu hoffen, dass auch in Zukunft noch eine Reihe schöner Entdeckungen mit dem 100m-Teleskop gelingen werden.

Weitere Informationen
Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn/Deutschland erforscht das Universum in Radio- und Infrarot-Wellenlängen. Es beherbergt drei Forschungsabteilungen zu den Themen „Fundamentalphysik in der Radioastronomie“, „Millimeter- und Submillimeter-Astronomie“ und „Radioastronomie/VLBI“, außerdem eine Reihe von Forschungsgruppen und technischen Fachabteilungen.

Im Radio-Observatorium Effelsberg betreibt das Institut zwei Radioteleskope, das 100m-Teleskop und die Station Effelsberg des internationalen Niederfrequenz-Teleskop-Netzwerks LOFAR. Ein weiteres Teleskop des Instituts ist APEX, das Atacama Pathfinder Experiment. APEX ist ein 12m-Teleskop für den Submillimeterbereich, das in 5100 m Höhe in Chile in Kooperation mit der europäischen Südsternwarte ESO und dem schwedischen Onsala-Observatorium OSO betrieben wird.

Mit einem Durchmesser von 100 Metern ist das Radioteleskop Effelsberg eines der größten voll beweglichen Radioteleskope der Erde. Mit dem Teleskop werden Pulsare, kalte Gas- und Staubnebel, die Orte der Sternentstehung, Materiejets von Schwarzen Löchern und die Kerne entfernter Galaxien sowie Radioemission und Magnetfelder in unserer Milchstraße und nahen Galaxien beobachtet. Das Effelsberger Teleskop ist ein wichtiger Teil des weltweiten Netzwerks von Radioteleskopen. Die Kombination verschiedener Teleskope im interferometrischen Betrieb ermöglicht es, die schärfsten Bilder des Universums zu erhalten.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Astronomen vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat mit extrem hoher Präzision vermessen, dass sich Neutronensterne und Weiße Zwerge in einem Schwerefeld mit gleicher Beschleunigung bewegen. Dies gelang ihnen, indem sie die Bewegung des Pulsars PSR J0337+1715, eines Neutronensterns in einem ungewöhnlichen Dreifachsternsystem mit zwei Weißen Zwergen als Begleiter äußerst präzise vermessen haben. Das Ergebnis, erhalten durch eine neue stringente Untersuchungsmethode und die Verknüpfung von neuen Radioteleskopbeobachtungen mit den neuesten Ergebnissen von Gravitationswellendetektoren, bedeutet die bisher beste Überprüfung einer der fundamentalsten Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie, dass nämlich die Schwerkraft alle Objekte mit der gleichen Beschleunigung anzieht, unabhängig von deren Zusammensetzung, Dichte oder Stärke des eigenen Gravitationsfeldes.

Diese Erkenntnis bezeichnete Einstein als seinen „glücklichsten Gedanken“, da sie ihn schlussendlich zur allgemeinen Relativitätstheorie führte. Dies gilt sogar im extremen Fall von Neutronensternen, bei denen die Raumzeit viele Billionen mal stärker gekrümmt wird als bei Planeten und selbst bei der Sonne. Vielleicht deutlicher als jeder vorhergehende Test zeigt dieses Ergebnis, dass die allgemeine Relativitätstheorie eine tiefere Wahrheit der Natur erfasst.

Die Ergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Ein Test für die Universalität des freien Falls
Der Pulsar PSR J0337+1715 in Richtung des Sternbilds Stier (Taurus) ist ein Neutronenstern von 1,44 Sonnenmassen, der sich 366mal pro Sekunde um die eigene Achse dreht und dabei einem Leuchtturm gleich regelmäßige Radiopulse in dieser Frequenz Richtung Erde sendet. Er bildet eine Komponente in einem außergewöhnlichen Dreifachsternsystem, in gegenseitiger Wechselwirkung mit zwei weiteren Sternen, beides Weiße Zwerge (vgl. Abb. 1). Ein Weißer Zwerg ist ein recht exotisches Objekt, nämlich ein Stern von ungefähr Erdgröße, aber mit einer Dichte von vielen Hundert Kilogramm pro Kubikzentimeter in seinem zentralen Bereich. Verglichen mit Weißen Zwergen sind Neutronensterne aber noch wesentlich extremer. Mit einer Masse größer als die unserer Sonne zusammengequetscht in einem Gebiet von nur etwas mehr als 20 km Durchmesser erreichen sie zentrale Dichten von mehr als einer Milliarde Tonnen im Volumen eines Zuckerwürfels.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Guillaume Voisin (Jodrell Bank Centre for Astrophysics/UK und Observatoire de Paris), unter Beteiligung von Paulo Freire, Norbert Wex und Michael Kramer vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) sowie Wissenschaftlern aus mehreren Forschungsinstituten in Frankreich, hat mit dem Nançay-Radioteleskop in der Sologne-Region in Frankreich (Abb. 2) die Ankunftszeiten der Radiopulse von PSR J0337+1715 über einen Zeitraum von acht Jahren genau vermessen. Als Ergebnis können die Wissenschaftler nun zeigen, dass Neutronensterne und Weiße Zwerge sich mit einer Genauigkeit von zwei Teilen pro Million mit gleicher Beschleunigung in einem Schwerefeld bewegen.

Diese fundamentale Eigenschaft, bekannt unter dem Stichwort “Universalität des freien Falls“, bildet die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. „Die Bestätigung mit dieser Genauigkeit stellt einen der bisher überzeugendsten Tests überhaupt für Einsteins Theorie dar – und die Theorie besteht den Test mit Bravour“, sagt Dr. Guillaume Voisin. „Das bedeutet, dass für alternative Theorien der Schwerkraft, die in Konkurrenz zur allgemeinen Relativitätstheorie zum Beispiel zur Erklärung der „Dunklen Energie“ vorgeschlagen werden, enge Grenzen gesetzt werden.“

Was ist die Universalität des freien Falls?
Die Universalität des freien Falls ist eine einzigartige Eigenschaft der Gravitation. Im Unterschied zu allen anderen Wechselwirkungen in der Natur zieht die Schwerkraft alle materiellen Objekte mit gleicher Beschleunigung an. Galileo Galilei hat angeblich eine Reihe unterschiedlich großer Gewichte vom Schiefen Turm von Pisa aus herunterfallen lassen, um dies zu überprüfen. Später hat Isaak Newton diesen Sachverhalt als fundamentale Eigenschaft der Gravitation bezeichnet, ohne es indes näher zu erklären. Die höchste Genauigkeit bei der Überprüfung der Universalität des freien Falls konnte bisher mit einem speziell dafür entwickelten Satelliten namens MICROSCOPE erreicht werden, der vom französischen „Centre Nationale d’Études Spatiales“ entwickelt wurde. Die kleinen Prüfmassen im Inneren des Satelliten zeigen eine identische Beschleunigung im Schwerefeld der Erde bis zu einer Genauigkeit von 1 zu 10¹⁴ (oder 1 zu 100 Billionen).

Einsteins glücklichster Gedanke
Nach der Veröffentlichung seiner speziellen Relativitätstheorie im Jahr 1905 begann Einstein darüber nachzudenken, wie er seine neue Theorie mit der Gravitation zusammenbringen könnte, da Newtons Gravitationsgesetz mit dem Relativitätsprinzip in der speziellen Relativitätstheorie unvereinbar ist. Im Herbst 1907 kam ihm ein entscheidender Gedanke, dass es einem Beobachter im freien Fall genauso erscheint, als ob die Gravitation ausgeschaltet worden wäre. Aufgrund der Universalität des freien Falls wird nämlich alles in seinem Umfeld auf die gleiche Weise beschleunigt. Diese einfache aber trotzdem tiefgreifende Erkenntnis brachte Einstein schließlich dazu, die Gravitation als ein Resultat der gekrümmten Raumzeit anzusehen, die in gleicher Art auf alle Massen einwirkt und ein Schlüsselkonzept der allgemeinen Relativitätstheorie darstellt. Er hat diese plötzliche Eingebung später als „den glücklichsten Gedanken meines Lebens“ bezeichnet.

Da Experimente wie der MICROSCOPE-Satellit die Universalität des freien Falls mit derart hoher Genauigkeit bestätigen konnten, haben die meisten Gravitationstheorien inklusive der allgemeinen Relativitätstheorie selbst Einsteins Erkenntnis als Grundvoraussetzung integriert. Das heißt, dass alle diese Theorien die Gravitation als geometrisches Phänomen beschreiben, das aus der Krümmung der Raumzeit resultiert. Die anderen Theorien unterscheiden sich von der allgemeinen Relativitätstheorie nur dadurch, wie die Raumzeit durch die Massen großer Objekte verbogen wird, was sich durch radioastronomische Beobachtungen von Neutronensternen besonders gut testen lässt.

Wie unterscheidet sich die allgemeine Relativitätstheorie von anderen Theorien der Schwerkraft?
Obwohl alle die genannten Theorien vorhersagen, dass kleine Objekte sich mit identischer Beschleunigung im gleichen Gravitationsfeld bewegen, ist der Sachverhalt nicht mehr so einfach, wenn es sich statt kleiner Körper um astronomische Objekte mit großer Masse handelt, die durch die Gravitation selbst zusammengehalten werden. In diesem Fall vermittelt die allgemeine Relativitätstheorie das einfachste Bild, dass nämlich die Universalität des freien Falls auch für solche „selbstgravitierenden“ Objekte gilt, während viele alternative Theorien zur Gravitation Abweichungen von einer universellen Beschleunigung vorhersagen. Diese Abweichungen vergrößern sich in der Regel in dem Maß, mit dem die Raumzeit durch die Masse des Objekts selbst verkrümmt wird. Für Objekte wie die Erde, die Sonne und selbst weiße Zwergsterne ist das Maß der Raumkrümmung ziemlich klein. Im Vergleich dazu ist die Raumkrümmung bei Neutronensternen Millionen bis Billionen mal stärker. In Gravitationstheorien, die eine Verletzung der Universalität des freien Falls in Bezug auf die Eigengravitation der Objekte vorhersagen, ist das Ausmaß dieser Verletzung im Fall von Neutronensternen generell wesentlich stärker als bei allen anderen Objekten.

Ein Pulsar in einem Dreifach-Sternsystem
Im Jahr 2014 entdeckten Radioastronomen, dass der Pulsar PSR J0337+1715 zusammen mit zwei Weißen Zwergen ein Dreifachsternsystem bildet. Dieses System stellt ein ideales Labor dar, um die Universalität des freien Falls für einen Neutronenstern zu überprüfen. Durch die systematische Erfassung der Bewegung des Pulsars aufgrund seiner Radiosignale konnte nun ein hochpräziser Test durchgeführt werden, der zeigt, ob der Pulsar sich mit der gleichen Beschleunigung im Gravitationsfeld des äußeren Weißen Zwergs bewegt wie der benachbarte „innere“ Weiße Zwerg. Der neue Test verbessert frühere Untersuchungen des gleichen Systems in zweifacher Hinsicht. Zum einen liefert er einen schärferen Grenzwert für einen Unterschied in der Schwerebeschleunigung zwischen Pulsar und innerem Weißen Zwerg, zum anderen verwendet er Ergebnisse zu den Eigenschaften von Neutronensternen, die sich aus der vernichtenden Kollision zweier Neutronensterne ergeben, die mit den LIGO/VIRGO-Gravitationswellenobservatorien beobachtet werden konnte. „Der zweite Aspekt ist besonders wichtig in Hinblick auf die Abgrenzung der allgemeinen Relativitätstheorie zu alternativen Gravitationstheorien“, erklärt Dr. Norbert Wex vom MPIfR, ein Ko-autor der Veröffentlichung.

PSR J0337+1715 zeigt uns also, dass Einsteins geniale Einsicht auch bei so extremen Objekten wie Neutronensternen zutrifft, die erst ein halbes Jahrhundert nach der Veröffentlichung der allgemeinen Relativitätstheorie entdeckt wurden. „Vielleicht mehr als in allen vorhergehenden Studien zeigt dieses Ergebnis, dass Einsteins glücklichster Gedanke tatsächlich eine fundamentale Aussage über die Gravitation und die innere Funktion der Natur darstellt“, schließt Dr. Paulo Freire, ein weiterer Ko-autor vom MPIfR.

Hintergrundinformation
Die Überprüfung der Universalität des freien Falls mit einem Pulsar in einem Dreifachsternsystem ist vergleichbar mit einem klassischen Test, der im Lauf der vergangenen 50 Jahre regelmäßig durchgeführt worden ist, dem sogenannten „Lunar Laser Ranging“ (LLR).

Wie bereits erwähnt, sagen eine Reihe von alternativen Theorien der Gravitation im Gegensatz zur allgemeinen Relativitätstheorie voraus, dass astronomische Objekte in einem Gravitationsfeld unterschiedlich beschleunigt werden, und zwar abhängig vom Ausmaß der von ihnen selbst erzeugten Krümmung der Raumzeit. Diesen Theorien zufolge sollten sich also die Erde und der Mond im Schwerefeld der Sonne mit geringfügig unterschiedlicher Beschleunigung bewegen, da nämlich die Erde im Vergleich zum Mond eine größere Krümmung der Raumzeit hervorruft.

Aus diesem Grund hat Kenneth Nordtvedt bereits in den 1960er Jahren vorgeschlagen, die auf der Mondoberfläche von amerikanischen Astronauten und sowjetischen Rover-Missionen installierten Retroreflektoren zu verwenden, um zu überprüfen, ob sich Erde und Mond mit gleicher Beschleunigung im Schwerefeld der Sonne bewegen. Mit Hilfe von Laserstrahlen in Richtung Mond, die von den Retroreflektoren zurückreflektiert wurden, war es möglich, die Entfernung zwischen Sender und Reflektor mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern zu vermessen. Die Ergebnisse stimmen mit den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie überein und zeigen, dass Erde und Mond sich mit einer Genauigkeit von 1 zu 10¹³ (1 zu 10 Billionen) mit identischer Beschleunigung im Gravitationsfeld der Sonne bewegen.

Trotz der hohen Genauigkeit hat dieser Test aber einen entscheidenden Nachteil. Er liegt in dem geringen Ausmaß der Krümmung der Raumzeit durch Erde oder Mond. Neutronensterne sind im Vergleich dazu viel extremere Objekte. In einem Durchmesser von nur wenig über 20 Kilometern konzentrieren sie eine Masse, die größer ist als die der Sonne, und einige Hunderttausend mal größer als die Masse der Erde. Ihre zentralen Dichten von rund einer Milliarde Tonnen pro Kubikzentimeter machen sie zur dichtgepacktesten Form von Materie im gegenwärtigen Universum. Als Ergebnis ist die von ihnen hervorgerufene Krümmung der Raumzeit 10¹⁴ (oder 100 Billionen) mal stärker als die der Erde; Neutronensterne verursachen also ein extrem starkes Gravitationsfeld.

Das Experiment mit dem Pulsar im Dreifachsternsystem ist in einer Reihe von Aspekten vergleichbar mit dem „Lunar Laser Ranging“-Experiment. Der Pulsar ist in einem Orbit mit 1,6 Tagen Umlaufdauer mit dem inneren Weißen Zwerg (von 0,2 Sonnenmassen). Das lässt sich vergleichen mit dem Erde-Mond-System. Der äußere Weiße Zwerg von 0,4 Sonnenmassen wiederum ist in einem Orbit von 327 Tagen Umlaufdauer mit dem inneren Binärsystem und damit vergleichbar mit der Sonne, in deren Gravitationspotential sich das Erde-Mond-System bewegt. Statt des LLR dort erfolgt hier nun die präzise Analyse des Pulsar-Radiosignals. Das hat nicht annähernd die Genauigkeit der Lasermessung; statt einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern wird im Fall des „Pulsar Timings“ eine Genauigkeit von einigen Hundert Metern erzielt. Das ist einer der Gründe, warum die Pulsarmessung der Universalität des freien Falls mit 2 zu 106 wesentlich weniger genau ist als das LLR mit 1 zu 10¹³. Aber wie bereits erwähnt, gibt es einen wichtigen Unterschied. Die Krümmung der Raumzeit durch den Pulsar ist um so vieles stärker, dass so manche alternative Theorie der Gravitation, die den hochpräzisen LLR-Test mit Bravour besteht, im starken Feld des Neutronensterns jedoch versagt.

Zum Forscherteam gehören Guillaume Voisin, Ismael Cognard, Paulo Freire, Norbert Wex, Lucas Guillemot, Gregory Desvignes, Michael Kramer, und Gilles Theureau. Drei der Autoren, Paulo Freire, Norbert Wex und Michael Kramer, sind Mitarbeiter des MPIfR.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Zum 18. bundesweiten Astronomietag am Samstag, dem 28. März 2020, präsentiert das Max-Planck-Institut für Radioastronomie ab 11.00 Uhr ein Sonderprogramm mit Themenvorträgen im Besucherpavillon direkt am Standort des 100-m-Radioteleskops (Max-Planck-Str. 28, 53902 Bad Münstereifel-Effelsberg). An diesem Tag werden in insgesamt fünf Vorträgen die astronomischen Wanderwege am Radioteleskop Effelsberg vorgestellt, sowie die stärksten Radioquellen am Himmel, neue Entwicklungen in der Astrobiologie und Supernova-Überreste, die Endstadien im Lebensweg von massereichen Sternen. Der erste Vortrag um 11:00 Uhr ist einem aktuellen Thema gewidmet, nämlich dem hellen Stern Beteigeuze und der Frage, ob dieser Stern bereits in absehbarer Zeit als Supernova am Himmel aufleuchten wird.

Besucher sind an diesem Tag herzlich eingeladen, zum Pavillon in direkter Sichtweite des 100-m-Radioteleskops zu kommen und im Rahmen der Vorträge etwas über die Arbeit am Max-Planck-Institut für Radioastronomie zu erfahren.

Am 28. März 2020 findet in diesem Jahr der Tag der Astronomie statt, an dem sich astronomische Einrichtungen im gesamten Bundesgebiet beteiligen. In diesem Jahr steht der Astronomietag unter dem Motto „Venus, Mond und die sieben Schwestern“.

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) beteiligt sich mit einer Sonderveranstaltung im Besucherpavillon in unmittelbarer Nähe des Radioteleskops Effelsberg. Wir präsentieren an diesem Tag fünf Themenvorträge aus dem Bereich der Astronomie, gehalten von Norbert Junkes.

Der erste Vortrag des Tages beschäftigt sich um 11:00 Uhr mit einem aktuellen Thema, nämlich der zukünftigen Entwicklung eines der hellsten Sterne am Nachthimmel. Der Vortrag trägt den Titel „Sternbild Orion: Wird Beteigeuze zur Supernova?“. Beteigeuze ist der linke obere Schulterstern im Sternbild Orion, dem himmlischen Jäger. Dieser rötlich leuchtende Stern ist ein Gigant von gewaltigem Durchmesser, bei dem die komplette Erdbahn um die Sonne vollständig im Inneren des Riesensterns Platz hätte. Eine deutliche Abnahme in der Helligkeit von Beteigeuze hat zu der Spekulation geführt, dass eine finale Supernova-Explosion bereits in naher Zukunft erfolgen könnte.

Der erste Nachmittagsvortrag setzt dieses Thema fort. Nach einer kleinen Pause geht es um 13:00 Uhr um „Supernovaüberreste – was von den Sternen übrig blieb“. Die Endstadien im Lebensweg von massereichen Sternen wie Beteigeuze werden von gewaltigen Supernova-Explosionen markiert. Was danach übrig bleibt und wie sogenannte Supernova-Überreste auch eine Verbindung zu einer neuen Generation von Sternen darstellen, wird in diesem Vortrag behandelt.

Um 14:00 Uhr werden unter dem Titel „Astrobiologie – mehr als Science Fiction!“ neuere Entwicklungen in der Astrobiologie angesprochen. Vor allem die Resultate von weltraumgestützten Observatorien wie „Kepler“ haben für Aufsehen gesorgt. Die Zahl der gefundenen Planeten um andere Sonnen hat die 4.000 bereits deutlich überschritten. Die Entdeckung des ersten Planeten um einen anderen Stern (51 Pegasi B) wurde mit einer Hälfte des Physiknobelpreises für das Jahr 2019 ausgezeichnet.

Um 15:00 Uhr sind „Die stärksten Radioquellen am Himmel“ an der Reihe. Die sogenannte „kosmische A-Klasse“ von starken Radioquellen am Himmel verbindet ganz unterschiedliche astronomische Objekte, die von Sternentstehungsregionen in unserer Milchstraße (wie dem bekannten Orionnebel M42) bis zu aktiven Galaxien und Quasaren in Entfernungen von vielen Millionen oder sogar Milliarden von Lichtjahren liegen.

Im abschließenden Vortrag „Astronomische Wanderwege in Effelsberg, oder wie Sirius nach Chile kommt“ um 16:00 Uhr werden die drei astronomischen Themenwanderwege im Bereich des 100-m-Radioteleskops (Planetenweg, Milchstraßenweg und Galaxienweg) vorgestellt. Es geht dabei speziell um zwei Himmelsobjekte, nämlich den nahen Stern Sirius und die Andromeda-Galaxie, den nächsten großen Nachbarn unserer Milchstraße am Himmel. Beide bilden Brückenglieder, die jeweils zwei der Astronomiewege in Effelsberg miteinander verknüpfen. Die Andromeda-Galaxie verbindet Milchstraßen- und Galaxienweg, wobei sie im Maßstab des Milchstraßenwegs 250 km von der Milchstraße entfernt liegt (am „Haus der Astronomie“ in Heidelberg), im Maßstab des Galaxienwegs nur noch 50 cm. Noch extremer ist das beim Sirius, der Planeten- und Milchstraßenweg miteinander verbindet. Im Maßstab des Milchstraßenwegs skaliert sich die Distanz von 9 Lichtjahren zwischen Sonne und Sirius zu nur 90 cm, beim Planetenweg stehen die beiden Sterne in der gewaltigen Entfernung von 11.000 km. Die Tafel „Sirius“ des Effelsberger Planetenwegs befindet sich am APEX-Teleskop des MPIfR in Chile und macht ihn damit zum wohl längsten Planetenweg der Erde.

Im Lauf der Vorträge ist die Gelegenheit gegeben, auf Fragen aus unterschiedlichen Bereichen der Astronomie einzugehen.

Die fünf Vorträge sind ohne Fachkenntnisse verständlich. Sie dauern jeweils ca. 45 Minuten. Es stehen bis zu 80 Sitzplätze zur Verfügung. Der Eintritt ist frei.

In der darauffolgenden Woche (ab Mittwoch, 1. April 2020) starten auch die regulären Vorträge 2020 für Besuchergruppen im Pavillon am Radioteleskop Effelsberg.

Update:
Das für Samstag, 28. März 2020, im Besucherpavillon am Radioteleskop Effelsberg geplante Sonderprogramm zum bundesweiten Astronomietag muss aufgrund der Ansteckungsgefahr durch das Corona-Virus Sars-CoV-2 leider abgesagt werden. Wir hoffen, den Thementag mit Sondervorträgen zu einem späteren Zeitpunkt nachholen zu können.

Auch das reguläre Vortragsprogramm im Besucherpavillon ist von dieser Absage betroffen und wird frühestens am Osterdienstag (14. April) aufgenommen.

Der diesjährige Astronomietag insgesamt wurde abgesagt bzw. auf einen späteren Termin (Samstag, 24. Oktober 2020) verschoben, während der Tag selbst zu einem „Online-Astronomietag“ umgewidmet wurde.

Der Beitrag ABGESAGT – Besuchertag am Radioteleskop Effelsberg erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Forschungszentrum Jülich.

Die Karte enthüllt Hunderttausende unbekannter Galaxien und wirft ein neues Licht auf Forschungsgebiete wie Schwarze Löcher, interstellare Magnetfelder und Galaxienhaufen. Eine Sonderausgabe der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ widmet sich den ersten 26 Forschungsarbeiten, in denen die Ergebnisse beschrieben werden.

LOFAR (Low Frequency Array) ist ein riesiges europäisches Netzwerk von Radioteleskopen, die über ein Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetz miteinander verbunden sind und deren Messsignale zu einem einzigen Signal kombiniert werden. Leistungsstarke Supercomputer verwandeln 100.000 Einzelantennen in eine virtuelle Empfangsschüssel mit einem Durchmesser von 1.900 Kilometern. LOFAR arbeitet in den bisher weitgehend unerforschten Frequenzbereichen zwischen etwa 10 bis 80 Megahertz (MHz) und 110 bis 240 MHz. Es wird von der Forschungseinrichtung ASTRON in den Niederlanden gesteuert und gilt als das weltweit führende Teleskop seiner Art.

„Diese Himmelskarte ermöglicht eine unglaubliche Zahl von wissenschaftlichen Entdeckungen von bleibendem Wert. Der hohe Aufwand und die eingegangenen Risiken bei der Entwicklung von LOFAR werden durch diese Ergebnisse reichlich belohnt“, sagt Dr. Carole Jackson, Generaldirektorin von ASTRON. In Deutschland befinden sich sechs Messstationen, die von verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen betrieben werden. Eine davon befindet sich südöstlich vom Forschungszentrum Jülich und wird vom Forschungszentrum und der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam betreut.

Hier sind die wichtigsten Ergebnisse in sechs Punkten:

Die neue Himmelskarte
Mit Hilfe von LOFAR haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun eine neue Himmelskarte erstellen können. Viele der dort abgebildeten Galaxien waren bisher unbekannt, da sie extrem weit entfernt sind und ihre Radiosignale Milliarden von Lichtjahren zurücklegen müssen, um die Erde zu erreichen. Zudem ermöglichen Radiowellen kosmische Phänomene zu erforschen, die im für Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich nicht beobachtet werden können.

Schwarze Löcher
Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit einem Radioteleskop den Himmel beobachten, ist hauptsächlich Strahlung aus der Umgebung von Schwarzen Löchern zu sehen, die Millionen Mal schwerer sind als die Sonne. „Mit LOFAR wollen wir herausfinden, welchen Einfluss die Schwarzen Löcher auf die Galaxien haben, in denen sie sitzen“, sagt Prof. Dr. Marcus Brüggen, Astrophysiker von der Universität Hamburg. Prof. Dr. Huub Röttgering von der Universität Leiden und wissenschaftlicher Leiter der Himmelsdurchmusterung ergänzt, „Und wir wollen herausfinden, woher diese Schwarzen Löcher kommen.“

Wenn Gas auf Schwarze Löcher fällt, stoßen sie Materialstrahlen ‒ sogenannte Jets ‒ aus, die bei Radiowellenlängen sichtbar sind. Aufgrund der bemerkenswerten Empfindlichkeit von LOFAR konnten die wissenschaftlichen Teams jetzt zeigen, dass diese Jets in jeder riesigen Galaxie vorhanden sind und dass Schwarze Löcher ständig wachsen.

Magnetfelder
Mit der Radiostrahlung, die LOFAR empfängt, können zudem kosmische Magnetfelder gemessen werden. So haben die Forscherinnen und Forscher aus Deutschland die Magnetfelder innerhalb von Galaxien vermessen und auch zwischen diesen nachgewiesen. Dabei konnten sie zeigen, dass sich zwischen Galaxien enorme magnetische Strukturen befinden. Dies bestätigt theoretische Vermutungen, konnte bislang aber nicht nachgewiesen werden.

Galaxienhaufen
Durch die Verschmelzung zweier Galaxienhaufen werden Radioemissionen ‒ sogenannte Radiohalos ‒ mit einer Größe von Millionen von Lichtjahren erzeugt, wie Dr. Amanda Wilber von der Sternwarte der Universität Hamburg erläutert: „Radiohalos werden von extrem schnellen Elementarteilchen hervorgerufen. Mit LOFAR können wir erforschen, welche kosmischen Beschleuniger diese Teilchen erzeugen und was diese antreibt.“

Dr. Matthias Hoeft von der Thüringer Landessternwarte Tautenburg fügt hinzu: „Wenn Galaxienhaufen verschmelzen, entstehen riesige Stoßwellen. Mit LOFAR können wir deren Radioemission aufspüren und lernen dadurch viel über das Gas am Rand der gigantischen Galaxienhaufen.“

Qualitativ hochwertige Bilder
Die Erstellung von Radiohimmelskarten mit niedriger Frequenz bedarf sowohl beträchtliche Teleskop- als auch Rechenzeit und erfordert die Analyse der Daten durch große Teams. „LOFAR produziert gigantische Datenmengen ‒ wir müssen das Äquivalent von zehn Millionen DVDs verarbeiten. Dies stellt höchste Ansprüche an Soft- und Hardware und ist nur durch ein internationales und interdisziplinäres Team möglich“, sagt Prof. Dr. Dominik Schwarz von der Universität Bielefeld und Repräsentant Deutschlands beim Steuerungsgremium von LOFAR.

„Wir haben in Deutschland mit dem Forschungszentrum Jülich zusammengearbeitet, um die riesigen Datenmengen effizient in qualitativ hochwertige Bilder umzuwandeln. Diese Bilder sind nun öffentlich und werden Astronominnen und Astronomen die Möglichkeit geben, die Entwicklung von Galaxien in bisher unerreichter Detailgenauigkeit zu untersuchen“, ergänzt Prof. Dr. Ralf-Jürgen Dettmar von der Ruhr-Universität Bochum.

Das Forschungszentrum Jülich beherbergt nahezu 15 Petabyte an LOFAR-Daten. „Dies ist fast die Hälfte aller LOFAR-Daten, eine der größten astronomischen Datensammlung der Welt. Die Verarbeitung dieser gigantischen Datensätze stellt eine große Herausforderung dar. Was normalerweise auf herkömmlichen Computern Jahrhunderte gebraucht hätte, konnte durch die Verwendung von innovativen Algorithmen und extrem leistungsfähiger Computer auf ein Jahr reduziert werden“, sagt Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert, Institutsleiter vom Jülich Supercomputing Centre. Jülich ist eins der drei Datenzentren des LOFAR-Projekts. Außerdem managt das Jülich Supercomputing Centre den Daten-Netzwerkverkehr zwischen den deutschen LOFAR-Stationen und zum zentralen LOFAR-Rechner in Groningen.

Ausblick
Die 26 nun in einer Sonderausgabe von Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Arbeiten basieren auf nur etwa zwei Prozent der mit LOFAR geplanten Beobachtungen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen nun die gesamte nördliche Himmelskugel kartieren. Sie erwarten schließlich rund 15 Millionen Radioquellen zu finden.

LOFAR in Deutschland
Deutschland ist neben den Niederlanden mit sechs Stationen der größte internationale Partner bei LOFAR. Die Radio-Teleskop-Stationen werden von der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Hamburg, der Universität Bielefeld, dem Max-Planck Institut für Radioastronomie in Bonn, dem Max-Planck Institut für Astrophysik in Garching, der Thüringer Landessternwarte, dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam und dem Forschungszentrum Jülich betrieben. Diese Institutionen sind im GLOW (German Long Wavelength) Konsortium zusammen geschlossen. Gefördert wird LOFAR in Deutschland von der Max-Planck-Gesellschaft, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, den jeweiligen Bundesländern und von der Europäischen Union.

Originalveröffentlichung:

• „LOFAR Surveys“, 26 Fachartikel als Sonderausgabe der Fachzeitschrift „Astronomy and Astrophysics“ 2019

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