Der (Radio-)Himmel über Afrika

  • 08. December 2014

Deutsches Empfängerprojekt für MeerKAT, das em­pfind­lichs­te Radio­tele­skop der Süd­halb­kugel für den Zen­ti­meter­wellen­bereich.

Radioastronomie ermöglicht einen gegenüber dem sichtbaren Licht völlig unabhängigen Einblick in unser Universum. Sie erlaubt die Untersuchung von Objekten und Abläufen im Kosmos, die sonst nicht zugänglich sind; dadurch wird die Untersuchung eines weiten Spektrums von Fragen zur Astrophysik und Fundamental­physik möglich. Eingegrenzt wird das Ganze durch die Empfind­lichkeit der derzeitigen Radio­teleskope, aber auch Faktoren wie Zugäng­lichkeit der Himmels­regionen, Zeit- und Frequenz­auflösung, Daten­durchsatz (bzw. Geschwindigkeit von Himmelskartierungen) und Komplemen­tarität zu bereits bestehenden Einrichtungen spielen eine wichtige Rolle. Zur Zeit gibt es eine Reihe von Initiativen, Fortschritte bei allen diesen Faktoren zu erreichen. Eine Entwicklung an vorderster Front stellt dabei das MeerKAT-Radio­observa­torium in Südafrika dar, das nach seiner Fertig­stellung ein Weltklasseobservatorium ist.

408MHz-Radiobild des Himmels mit überlagerten Pulsar-Positionen (Punkte). Die neuen Empfänger dienen speziell der Suche nach ungewöhnlichen Pulsarsystemen als Laboratorien für Fundamentalphysik. (Bild: MPIfR / Haslam et al. 1982 / Cherry Ng)

Abb.: 408MHz-Radiobild des Himmels mit überlagerten Pulsar-Positionen (Punkte). Die neuen Empfänger dienen speziell der Suche nach ungewöhn­lichen Pulsar­systemen als Labora­torien für Fundamen­talphysik. (Bild: MPIfR / Haslam et al. 1982 / Cherry Ng)

MeerKAT wird dabei sogar noch etwas empfindlicher sein als die größten beweglichen Einzel­teleskope auf der Nordhalb­kugel der Erde, das 100-Meter-Radio­teleskop Effelsberg und das Green-Bank-Teleskop in West Virginia. Darüber hinaus wird es eine räum­liche Auflösung haben, vergleichbar mit einem Radio­teleskop von acht Kilometern Durch­messer. Mit diesen Eigenschaften wird MeerKAT über ein enormes wissenschaftliches Potential verfügen.

„Das MeerKAT-Empfängerprojekt an unserem Institut wird ein Empfangs­system bereitstellen, das in hervor­ragender Weise auf die Forschungs­interessen unserer Wissen­schaftler ausgerichtet ist“, sagt Gundolf Wieching, Leiter der Elektronik­abteilung am MPIfR, wo der neue Empfänger gebaut wird. „Dadurch wird es uns möglich, das volle Potential des Empfängers auszunutzen und es bringt die Max-Planck-Astronomen in eine optimale Position, sich zukünftige Forschungs­einrichtungen nutzbar zu machen.“

Das bereits finanzierte Empfangssystem für einen Radio­frequenz­bereich von 1,6 bis 3,5 GHz ermöglicht wissen­schaftliche Unter­suchungen, die in ein zentrales Interessens­gebiet des MPIfR fallen. „Unsere Forschungsinteressen liegen im Bereich Fundamentalphysik mit Tests von Theorien der Gravitation und dem Nachweis von Gravita­tions­wellen über Pulsar­beobachtungen“, sagt Michael Kramer, MPIfR-Direktor der Forschungsabteilung Radio­astrono­mische Funda­mental­physik. „Von dem neuen Empfänger­projekt erwarten wir uns einen vielfältigen wissenschaftlichen Fortschritt bei den Pulsaren, aber auch in anderen Bereichen der Astronomie.“ Dies umfasst die Erforschung von dynamischen Veränderungen am Radiohimmel, z. B. mit der Entdeckung von kurzzeitigen Radio­strahlungs­ausbrüchen in kosmolo­gischen Entfernungen, sowie hochempfindliche Molekülspektroskopie des interstellaren Mediums oder hochauflösende Bilder von Radioquellen mit „Very Long Baseline Interferometry“ (VLBI). Für jede dieser Forschungsrichtungen allein sind Beobachtungen mit MeerKAT schon extrem wünschenswert, zusammen­genommen ergibt sich ein über­zeugender Hintergrund für eine hervorragende Positio­nierung von Max-Planck-Astronomen in diesem hoch­aktuellen Forschungs­bereich.

Eine MeerKAT-Radioantenne und der afrikanische Nachthimmel.  Bildrechte: SKA Südafrika (Aufnahme vom März 2014).

Abb.: Eine MeerKAT-Radioantenne und der afrikanische Nachthimmel, aufgenommen im März 2014 (Bild: SKA-SA)

Zusätzlich zur Bereitstellung des Frontends wird das komplette Empfänger­projekt auch Design und Aufbau eines modernen digitalen Backend-Systems beinhalten; dadurch MeerKAT zu einer Entdeckungs­maschine für Pulsare und andere zeit­abhängige Phänomene in der Astro­physik. Der Empfänger wird am MPIfR entworfen und aufgebaut, in Zusammen­arbeit mit Kollegen von den Univer­sitäten in Manchester und Oxford. „Dieses Projekt ist eine Bestätigung für die herausragende Qualität von MeerKAT und dem südafri­kanischen Team, von dem das Teleskop entworfen und gebaut wurde“, schließt Bernie Fanaroff, der Direktor des SKA-Südafrika-Projekts. „Wir freuen uns über die starke und noch weiter wachsende Zusammenarbeit zwischen südafri­kanischen und deutschen Forschern im Bereich Astronomie.“

MPIfR / OD

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