Das Universum erforschen

Mit Radioastronomie das Universum erforschen

Das Weltall hat seit jeher die Phantasie der Menschen angeregt und beflügelt: phantasievolle Namen der Sternbilder, Mythologie der Antike bis zu Science Fiction Filmen beschreiben die Faszination, die das Weltall auf den Menschen hat. Heute vermitteln Film und Fernsehen ein Bild, das die Vorstellungen jenseits der Wirklichkeit prägt. Begriffe wie Galaxien, extragalaktische Systeme, Kometen und Asteroiden sind heute den meisten Menschen geläufig.

Radioastronomie ist führend

Optisches Bild von Messier 1 ("Crab-Nebel"), dem Überrest einer von chinesischen Astronomen im Jahr 1054 beobachteten Supernova-Explosion. Im Inneren befindet sich ein schnell rotierender Pulsar. Bild: Sven Kohle.
Optisches Bild von Messier 1 ("Crab-Nebel"), dem Überrest einer von chinesischen Astronomen im Jahr 1054 beobachteten Supernova-Explosion. Im Inneren befindet sich ein schnell rotierender Pulsar. Bild: Sven Kohle. [weniger]

Die Radioastronomie hat sich seit ihren Anfängen um 1932 zu einer der bedeutendsten Methoden für die Erforschung des Universums entwickelt. Ein eindrucksvoller Beweis dafür ist die Tatsache, dass fast ausschließlich alle beobachtenden Astronomen, die bisher mit einem Nobelpreis ausgezeichnet wurden, Radioastronomen waren: Sir Martin Ryle und Antony Hewish im Jahre 1974, Arno A. Penzias und Robert W. Wilson im Jahre 1978 und Russell A. Hulse und Joseph H. Taylor Jr. im Jahre 1993.

Bedeutung der Radioastronomie

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Optische Aufnahme der Galaxie Messier 33 im Sternbild Dreieck mit markierten Positionen von Wassermasern Bild: MPIfR-Presseinformation vom 4. März 2005.

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Die Radioastronomie dringt mit ihren Beobachtungen von Radioquellen in bis dahin nicht bekannte Tiefen des Weltraums vor. Sie ergänzt die mit den größten optischen Instrumenten gemachten Beobachtungen. Im Gegensatz zu optischen Verfahren werden radioastronomische Beobachtungen nicht durch „Staubwolken“ im Kosmos behindert. So konnte beispielsweise erst durch radioastronomische Messungen die genaue Struktur unserer Milchstraße bestimmt werden. Durch radioastronomische Messungen wurden außerdem vorher unbekannte Himmelskörper entdeckt, wie z.B. Quasare und Pulsare.

Was erforscht das Institut?

Die radioastronomischen Arbeitsgebiete des Instituts umfassen sehr viele Fragestellungen der beobachtenden Astronomie. So werden z. B. die frühen Entwicklungsphasen des Weltalls mit Hilfe von Gravitationslinsen untersucht. Beobachtungen und theoretische Untersuchungen zu Fragen der Entstehung von Sternen stehen ebenso auf der Tagesordnung wie die Erforschung von Magnetfeldern in ausgedehnten Galaxien wie der Andromeda-Galaxie. Und auch die Untersuchung von Kometen und Asteroiden kommt nicht zu kurz.

Das 100-Meter Radioteleskop

Das 100-Meter Radioteleskop bildet das Herzstück des Radio-Observatoriums Effelsberg. Institutsmitarbeiter ebenso wie eine große Zahl von Gastwissenschaftlern aus dem In- und Ausland nutzen die Anlage für vielfältige Forschungen. Die Luftbildaufnahme zeigt das Radioteleskop mit der im Jahre 1998 erneuerten Spiegeloberfläche im äußeren Bereich und das Kontrollgebäude am Berghang, in dem sich neben dem Steuerraum auch Mess- und Rechnerräume, Elektroniklabors, Werkstätten und eine Gästewohnung für die Wissenschaftler vor Ort befinden.

Wie funktioniert der Parabolspiegel?

Strahlengang des 100-m-Radioteleskops
Strahlengang des 100-m-Radioteleskops

Das Teleskop besteht aus einem parabolischen Hauptspiegel mit 100 Metern Durchmesser und einem Sekundärspiegel von 6,50 Metern Durchmesser. Der Parabolspiegel bündelt die aus dem Weltall einfallende Strahlung in einem Brennpunkt, dem so genannten Primärfokus. Der Brennpunkt liegt in 30 Metern Höhe über der Oberfläche des Spiegels. Mit einem Umlenkspiegel in der Nähe des Brennpunktes wird die Radiostrahlung von dort zu einem zweiten Brennpunkt - dem Sekundärfokus - in der Mitte des Spiegels reflektiert. In beiden Brennpunkten befinden sich Meßkabinen mit rauscharmen Empfangssystemen, die wechselweise eingesetzt werden können.

Die im Primärfokus eingesetzten Empfänger erschliessen einen Frequenzbereich von 800 MHz bis 86 GHz, was einem Wellenlängenbereich von 50 cm bis 3 mm entspricht. Der Wechsel zwischen verschiedenen Empfängern erfordert eine präzise Einstellung per Hand. Die empfangene Strahlung wird über den Sekundärspiegel in den Fußpunkt der Teleskopschüssel umgelenkt , wodurch man dort in der sog. Sekundärfokuskabine mehrere Empfangssysteme zwischen 2,7 und 43 GHz gleichzeitig einsetzten kann. Hier sind die geometrischen Fehler selbst in größerer Entfernung von der optischen Achse vergleichsweise gering.

 
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