Funktionsweise von Radioteleskopen und LOFAR

Radioteleskope dienen zum Empfang elektromagnetischer Strahlung aus dem Universum bei großen Wellenlängen.

Diese Strahlung ist für das menschliche Auge nicht sichtbar, im Gegensatz zum Bereich des sichtbaren Lichts (380-780 Nanometer (nm) Wellenlänge) in der optischen Astronomie. Diese Strahlung aus dem Weltall ist im Gegensatz zur terrestrischen Radiostrahlung sehr schwach, daher konnte sich die Radioastronomie erst in der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts entwickeln.

Zur Messung dieser Strahlung bedarf es nun eines Empfängers, der diese schwache Strahlung aufzeichnen kann. Zu diesem Zweck baut man eine Parabolantenne, meist aus Aluminium, die die einfallende Strahlung im Brennpunkt (Fokus) bündelt.

Das große Problem der Radioastronomie ist jedoch nicht nur die Schwäche der Strahlung, sondern die Durchlässigkeit der Erdatmosphäre. Deren Luftmoleküle absorbieren nämlich Strahlung von unter 2 mm Wellenlänge; für Strahlung mit mehr als 10 m Wellenlänge wird jedoch die Ionosphäre fast undurchlässig.

Durch die hohe Rotverschiebung gerade der frühen Phasen des Universums bräuchte man zur Messung dieser Strahlung Instrumente, die auch im Bereich der Meterwellen messen können.

Da jedoch herkömmliche Radioteleskope bei diesen Wellenlängen ein zu schlechtes Auflösungsvermögen besitzen, bedarf es eines gänzlich neuen Radioteleskops, welches sich zum ersten Mal die Digitaltechnik voll nutzbar macht:

LOFAR besteht nicht mehr aus großen Spiegeln, sondern arbeitet mit ca. 25000 fest montierten Dipolantennen, die auf ca. 100 Stationen verteilt werden. LOFAR wird so durch den Durchmesser von ca. 300 km die notwendige Auflösung bieten, die für ein Radiobild im Meterbereich unerlässlich ist.

Die einzelnen Stationen senden dabei ihre jeweiligen Messdaten an den Hochleistungsrechner "Blue Gene/L" nach Exloo, der aus den einzelnen Bildern in Echtzeit ein Radiobild erstellen kann.

LOFAR wird zudem in der Lage sein, mehrere Positionen am Himmel gleichzeitig zu beobachten, so dass mehrere Forschungsgruppen auf einmal Messergebnisse erhalten; ein großer Vorteil gegenüber anderen Radioteleskopen.

Für Messungen im Submillimeterbereich steht seit kurzem das APEX-Teleskop in Chile zur Verfügung und bildet somit eine gute Ergänzung zum 100-m-Teleskop und LOFAR. Weitere Informationen zu APEX (Atacama Pathfinder Experiment) finden Sie hier.

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