40 Jahre Radioteleskop Effelsberg: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Mittwoch, 30. März 2011

Dr. Alex Kraus, MPIfR

Am 12. Mai 1971 wurde das 100-m Radioteleskop in Bad Münstereifel-Effelsberg feierlich eingeweiht. Der vierzigste Jahrestag der Einweihung dient dem MPIfR zum Anlass, u.a. die diesjährige Vortragsreihe dem Radioteleskop und seiner Nutzung zu widmen.

Das Effelsberger Teleskop war für mehr als 30 Jahre das größte, freibewegliche Radioteleskop der Welt. Im Lauf der vergangenen vier Jahrzehnte erfolgte eine ständige Verbesserung des Teleskops und seiner Empfänger, so dass das 100m-Teleskop auch heute noch ein astronomisches Instrument der Spitzenklasse darstellt. Dieser Vortrag dient als Auftakt der diesjährigen Reihe und soll einen Überblick verschaffen. Es wird vom Bau und der Technik des Teleskops berichtet werden. Darüber hinaus werden die Grundlagen der Radioastronomie erläutert und die Arbeitsgebiete des Observatoriums vorgestellt. Die Vorstellung besonderer Forschungsergebnisse sowie ein Ausblick in die Zukunft runden den Vortrag ab.

Biographische Angaben:

Dr. Alex Kraus studierte von 1988 bis 1994 Physik und Astronomie an der Universität Bonn und der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich. Seine Diplomarbeit (1994) und seine Dissertation (1995-1997) fertigte er am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn an. Beide Arbeiten hatten die Untersuchungen von kurzzeitigen Intensitätsvariationen von aktiven Galaxienkernen zum Thema. Seit Januar 1998 ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie tätig; zunächst in Bonn, seit April 1999 am Radio-Observatorium Effelsberg, der Außenstelle des Instituts. Seit Februar 2006 ist er Leiter des Radio-Observatoriums.

Radios fürs Teleskop: Empfangssysteme am 100-m-Teleskop Effelsberg

Mittwoch, 20. April 2011

Dr. Reinhard Keller, MPIfR

Radioteleskope sind die größten technischen Empfangseinrichtungen für elektromagnetische Strahlung, welche die Menschheit seit Entdeckung der elektromagnetischen Wellen durch Heinrich Hertz vor über hundert Jahren gebaut hat. Während am Anfang der noch jungen Wissenschaft der Radioastronomie das Experiment im Vordergrund stand, wurden im Laufe der Zeit die Instrumente immer professioneller und spiegeln den Stand der technischen Machbarkeit rauscharmer, hochempfindlicher Mikrowellenkomponenten der jeweiligen Zeit wieder.

Am Beispiel einiger wegweisender Empfangssysteme im 40-jährigen Leben des Radioteleskops Effelsberg wird die Entwicklung der Technik umrissen und es werden die wichtigsten Grundprinzipien dieser Empfangssysteme allgemeinverständlich erläutert.

Der Vortrag wendet sich an ein technisch-wissenschaftlich interessiertes Publikum ohne eine wissenschaftliche Vorbildung vorauszusetzen.

Biographische Angaben:

Dr. Reinhard Keller hat Elektrotechnik an der Universität Erlangen-Nürnberg studiert und im Jahr 1985 als Diplom-Ingenieur abgeschlossen. Von 1985 bis 1994 war er als Ingenieur in der Forschungsabteilung der Firma ANT Telecom (seit 1994: Bosch Telecom, heute Tesat-Spacecom) in Backnang beschäftigt. Er wurde im Jahr 1997 an der Universität Bremen zum Dr.-Ing. promoviert. Seit 1999 ist Reinhard Keller am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn beschäftigt, erst als Forschungsingenieur und Leiter der Hochfrequenzgruppe, seit 2006 als Leiter der gesamten Elektronikabteilung und damit verantwortlich für den Bau neuer Empfangssysteme für das Radioteleskop Effelsberg.

Kosmische Funkfeuer testen Einsteins Relativitätstheorie

Mittwoch, 4. Mai 2011

Dr. Norbert Wex, MPIfR

Als Albert Einstein 1915/16 seine Allgemeine Relativitätstheorie (AR) veröffentlichte, schlug er drei Tests vor, die mittels astronomischer Beobachtungen die Gültigkeit seiner Theorie überprüfen sollten: die Periheldrehung des Merkur, die Rotverschiebung der Spektrallinien von Sternen und die Lichtablenkung im Feld der Sonne.

Diese drei Experimente testen jedoch die AR in Bereichen, in denen die Gravitationsfelder schwach sind und die Raumzeit daher nur wenig von einer flachen Raumzeit abweicht. Erst etwa 60 Jahre nach der Publikation der AR gelang die Entdeckung eines Systems, bestehend aus zwei Neutronensternen, das die Untersuchung der AR in einer Raumzeit mit starken Gravitationsfeldern erlaubte. Mit Hilfe dieses Doppelstern-Pulsars, dessen Entdeckung mit dem Nobelpreis für Physik 1993 gewürdigt wurde, gelang zum ersten Mal ein (indirekter) Nachweis der Existenz von Gravitationswellen.

Inzwischen wurden weitere Doppelstern-Pulsare entdeckt, die noch bessere Tests der AR und alternativer Gravitationstheorien erlauben. In naher Zukunft wird es wohl möglich sein, die Gravitationswellen supermassereicher Schwarzer Löcher mit Hilfe von Pulsaren direkt nachzuweisen.

Der Vortrag gibt einen Überblick über dieses spannende Gebiet der modernen Gravitationsphysik.

Biographische Angaben:

Dr. Norbert Wex studierte Physik und Astronomie an der Ludwig-Maximilians-Universität in München und promovierte anschliessend in der Max-Planck-Arbeitsgruppe "Gravitationstheorie" an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Er war als Gastwissenschaftler tätig am "Research Centre for Theoretical Astrophysics" der Universität Sydney, in der Pulsar-Gruppe von Joseph H. Taylor Jr. an der Universität Princeton und von 1998 bis 2000 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe "Radiokontinuum" am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Seit Mai 2009 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe "Radioastronomische Fundamentalphysik" am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Für seine Arbeiten wurde er mit dem Promotionspreis der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft ausgezeichnet. Zu seine Forschungsgebieten zählen die Allgemeine Relativitätstheorie, Alternative Gravitationstheorien, Pulsare, Tests von Gravitationstheorien mit Hilfe von Pulsaren, Gravitationswellen und Schwarze Löcher.

Die Vermessung des neutralen Wasserstoffs mit dem Radioteleskop Effelsberg

Mittwoch, 1. Juni 2011

Priv.-Doz. Dr. Jürgen Kerp, AIfA

Wasserstoff ist DAS Element des Universums. Es ist das leichteste und vor allem das häufigste Element, das bereits unmittelbar nach dem Urknall entstanden ist. Wasserstoff ist daher der "Baustoff", aus dem die Sterne und Galaxien bestehen. Neutraler atomarer Wasserstoff lässt sich nahezu überall im Universum beobachten. Die 21-cm Linie dient hier als Indikator für dessen Verteilung. Diese Strahlung wird bereits seit dem Betriebsbeginn des 100-m Teleskops beobachtet.

Seit 2008 führt das Effelsberg Teleskop jedoch eine Vermessung des gesamten nördlichen Himmels durch und zeigt bislang unbekannte Details der Milchstraße und der nahen Nachbargalaxien, der Effelsberg-Bonn HI Survey (EBHIS).

In diesem Vortrag werden Sie erfahren, wie wir die 21-cm Linienstrahlung erforschen und was die nächsten Schritte bei ihrer Erforschung sein werden.

Biographische Angaben:

Priv.-Doz. Dr. Jürgen Kerp hat von 1984 bis 1990 Physik und Astronomie an der Universität Bonn studiert. Von 1990 bis 1991 hat er seine Diplomarbeit am Max-Planck-Institut für Radioastronomie verfertigt, von 1991 bis 1994 am Radioastronomischen Institut der Universität Bonn promoviert. Nach Postdoc-Positionen in Bonn und Garching ist er seit 1998 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Radioastronomischen Institut der Universität Bonn (heute Teilbereich des Argelander-Instituts für Astronomie der Universität Bonn) angestellt. Im Jahr 2004 hat er sich an der Universität Bonn im Fach Astronomie habilitiert.

Radioastronomie in Bad Münstereifel: Stockert und Effelsberg

Mittwoch, 20. Juli 2011

Dr. Bernd-Harald Grahl, Dr. Norbert Junkes, MPIfR

Bereits in den 1950er Jahren führte eine Initiative des Bundeslands Nordrhein-Westfalen zum Bau eines vollbeweglichen Radioteleskops von 25 m Durchmesser auf dem Stockert, einem Berg von 435 m Höhe ganz in der Nähe der Stadt Bad Münstereifel. Das Teleskop wurde zunächst für eine Reihe von Jahren von der Universität Bonn betrieben. In den 1960er Jahren begann man, hauptsächlich durch die Initiative von Prof. Otto Hachenberg in Bonn, mit Plänen für den Bau eines noch wesentlich größeren Radioteleskops, die schließlich in der Gründung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie mit Sitz in Bonn und ab 1967 zum Bau des 100-m-Radioteleskops bei Bad Münstereifel-Effelsberg führten.

Das 100-m-Radioteleskop Effelsberg wurde am 12. Mai 1971 offiziell eingeweiht und feiert somit in diesem Jahr seinen 40. Geburtstag. Der Vortrag berichtet über die Anfänge am Stockert sowie über 40 Jahre erfolgreicher Forschung mit dem Radioteleskop Effelsberg.

Biographische Angaben:

Dr. Bernd-Harald Grahl hat an der Christian-Albrechts-Universität Kiel Physik studiert und dort mit einer Arbeit über die Kalibration von Antennen in der Radioastronomie promoviert. Seine wissenschaftliche Laufbahn startete ab 1959 an der Universität Bonn mit Beobachtungen am 25-m-Stockert-Radioteleskop. Sein Hauptinteressengebiet war dabei die Strahlung des neutralen Wasserstoffs (HI) in unserer Milchstraße. Er beteiligte sich an technischen Arbeiten zur Verbesserung des 25-m-Radioteleskops. Im Jahr 1966 wechselte Bernd Grahl zu dem neugegründeten Max-Planck-Institut für Radioastronomie; dort war er an der Entwicklung des 100-m-Radioteleskops Effelsberg beteiligt. Er leitete insgesamt 24 Jahre lang die Teleskopabteilung des Instituts und war in der Rolle des Stationsleiters Effelsberg verantwortlich für den Betrieb des Radio-Observatoriums und Verbesserungen am 100-m-Radioteleskop.

Dr. Norbert Junkes hat von 1979 bis 1986 an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert (Diplomarbeit 1986), und dann 1989 am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) im Fach Astronomie zum Thema "Supernova-Überreste und ihre Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium" promoviert. Nach wissenschaftlicher Tätigkeit in Australien (Australia Telescope National Facility, ATNF, Sydney), in Kiel (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik) und in Potsdam (Astrophysikalisches Institut Potsdam, AIP) arbeitet er seit Februar 1998 am MPIfR im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit.

Magnetfelder im Weltall

Mittwoch, 3. August 2011

Dr. Rainer Beck, MPIfR

Magnetfelder sind allgegenwärtig. Ein starkes Magnetfeld schützt die Erde vor der schädlichen Kosmischen Strahlung. Ohne Magnetfelder gäbe es kein höheres Leben, und auch der übrige Kosmos wäre ziemlich langweilig: keine Sonnenflecken, keine Sonnenkorona, keine Pulsare, keine Quasare. Die Geburt eines Sterns kommt nicht ohne die Hilfe von Magnetfeldern aus. Mangels magnetischer Monopole, die Magnetfelder zerstören können, sind Magnetfelder sehr langlebig. In der Frühzeit des Universums gab es bereits Magnetfelder, die die Bildung von Milchstraßensystemen unterstützt haben. Diese fossilen Felder wurden in Galaxien durch gigantische Dynamos verstärkt.

Mit dem 100m-Radioteleskop Effelsberg konnte der Referent erstmals "Magnetkarten" von Galaxien erstellen. Es gelang ihm der Nachweis, dass Magnetfelder in Spiralgalaxien viel stärker und wichtiger sind als bisher angenommen. Die kommende Generation von neuartigen Radioteleskopen wie LOFAR und SKA wird sich daher intensiv der Erforschung der kosmischen Magnetfelder widmen.

Biographische Angaben:

Dr. Rainer Beck hat von 1969 bis 1975 an der Ruhr-Universität Bochum Physik und Astronomie studiert. Er hat 1979 in Bonn in Astronomie promoviert und ist seit 1980 Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Sein Hauptarbeitsgebiet sind Magnetfelder in Galaxien; seine Forschungsgebiete umfassen darüber hinaus auch Radiohalos von Galaxien und Kosmische Strahlung. Er hat eine Reihe von Tagungen zu diesem Thema organisiert, zuletzt The Origin and Evolution of Cosmic Magnetism in Bologna (September 2005), und ist Mitherausgeber des Fachbuchs Cosmic Magnetic Fields. Er ist ebenso Mitherausgeber des "German LOFAR White Paper" (MPIfR 2005) und hat die erste deutsche LOFAR-Tagung im September 2005 in Köln organisiert.

Radiogalaxien und Quasare: Beobachtungen mit dem größten Teleskop der Welt

Mittwoch, 7. September 2011

Dr. Thomas Krichbaum, MPIfR

Quasare und Radiogalaxien sind so hell, dass sie bis zu den größten kosmologischen Entfernungen von Milliarden Lichtjahren von der Erde aus zu sehen sind. Oft zeigen diese außergewöhnlichen Objekte zudem extrem schnelle und energetische Ausflüsse, im Fachjargon als Jets bezeichnet. Solche Jets können bis zu mehreren Millionen Lichtjahre lang sein. Nach gängigem Verständnis sind ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum der aktiven Galaxien und die Jets für die große Leuchtkraft und kurzzeitige Variabilität dieser Objekte verantwortlich.

Radiointerferometrische Messungen mit weltweit zusammengeschalteten Radioteleskopen ermöglichen eine detaillierte Kartierung der Zentren dieser Galaxien mit höchster Winkelauflösung. Bei besonders nahen Schwarzen Löchern, wie z.B. dem Schwarzen Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxie, wird man in naher Zukunft ein solches massereiches Schwarzes Loch und die physikalischen Prozesse am Ereignishorizont direkt beobachten können.

Der reich bebilderte Vortrag wendet sich an ein technisch-wissenschaftlich interessiertes Publikum, ohne jedoch wissenschaftliche Spezialkenntnisse vorauszusetzen.

Biographische Angaben:

Dr. Thomas P. Krichbaum hat Physik und Astronomie studiert und 1990 an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität zu Bonn promoviert. Seit 1997 gehört er zum festen wissenschaftlichen Stab des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn. Sein Hauptforschungsgebiet ist die Physik kompakter galaktischer und extragalaktischer Objekte, insbesondere die der aktiven Galaxienkerne und ihrer Jets. Die astronomische Beobachtung dieser Objekte in allen Wellenlängenbereichen des elektromagnetischen Spektrums (von Radio-Wellen bis zur hochenergetischen Gamma-Strahlung) und mit einer breiten Palette verfügbarer bodengebundener und satelliten-gestützter Teleskope erlaubt ein detailiertes Studium der astro-physikalischen Prozesse. Als aktiv beobachtender Astronom, ist Thomas Krichbaum federführend beteiligt an der Weiterentwicklung der interkontinentalen Radiointerferometrie (VLBI: Very Long Baseline Interferometry) hin zu den kürzesten Radiowellenlängen, den Millimeterwellen. In diesem Wellenlängenbereich lässt sich die Winkelauflösung von VLBI nochmals um etwa eine Größenordnung steigern.

40 Jahre Effelsberg: Molekülbeobachtungen mit dem 100-m-Teleskop

Mittwoch, 26. Oktober 2011

Dr. Norbert Junkes, MPIfR

Das Universum ist ein gigantisches Labor zur Untersuchung des Ablaufs chemischer Prozesse unter extremen Bedingungen. Bisher wurden ca. 170 verschiedene Moleküle in interstellaren Gaswolken in unserer Milchstraße und in anderen Galaxien meist durch radioastronomische Beobachtungen nachgewiesen.

Knapp 10% der gesamten Masse unserer Milchstraße ist in der interstellaren Materie im Raum zwischen den Sternen enthalten. Das häufigste Element ist der Wasserstoff. Der Großteil der Moleküle sind Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen wie z.B. Alkohole.

Mit dem Radioteleskop Effelsberg sind in vergangenen 40 Jahren eine Reihe von Molekülen untersucht worden. Dabei konnten einige erstmals im Weltraum entdeckt werden, wie z.B. Ameisensäure (HCOOH), Methyldiazethylen (CH₃C₄H) oder Zyanoallen (H₂CCCHCN). Andere, wie Wasser (H₂O) oder Ammoniak (NH₃) wurden mit dem 100-m-Teleskop erstmals außerhalb unserer Milchstraße gefunden. Vor wenigen Jahren erst konnte in Effelsberg Wasser in einer Rekordentfernung von mehr als 11 Milliarden Lichtjahren nachgewiesen werden.

Wie entstehen aus den chemischen Elementen die komplexeren Moleküle und Molekülketten? Antworten auf diese Frage liefert die Untersuchung von interstellaren Wolken. Das sind riesige Ansammlungen von Gas und Staub, in denen auch neue Sterne geboren werden. Die Messergebnisse deuten darauf hin, dass im Weltall chemische Prozesse ablaufen, die ähnliche Produkte liefern wie die irdische Chemie. Sie ermöglichen es, Eigenschaften wie Dichte und Temperatur der interstellaren Gaswolken abzuleiten und dadurch die Entstehung neuer Sterne im Detail zu studieren.

Biographische Angaben:

Dr. Norbert Junkes hat von 1979 bis 1986 an der Universität Bonn Physik und Astronomie studiert (Diplomarbeit 1986), und dann 1989 am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) im Fach Astronomie zum Thema "Supernova-Überreste und ihre Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium" promoviert. Nach wissenschaftlicher Tätigkeit in Australien (Australia Telescope National Facility, ATNF, Sydney), in Kiel (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik) und in Potsdam (Astrophysikalisches Institut Potsdam, AIP) arbeitet er seit Februar 1998 am MPIfR im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit. Norbert Junkes ist seit 2008 im Vorstand der Astronomischen Gesellschaft.