Transatlantische Kooperation in der Astronomie

Internationales Abkommen verbessert die Zusammenarbeit zwischen zwei weltweit führenden Instituten in der Radioastronomie

7. Dezember 2007

Zwei weltweit führende radioastronomische Forschungseinrichtungen haben ein Abkommen zur wissenschaftlichen und technischen Kooperation auf dem Gebiet der Radioastronomie unterzeichnet. Damit vereinbaren das National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in den USA und das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Deutschland eine Reihe von gemeinsamen zukünftigen Projekten, sowohl bei der technischen Weiterentwicklung der Teleskope als auch bei der wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen den Partnern.

Das Robert-C.-Byrd-Radioteleskop des NRAO und das 100-m-Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, die zwei größten voll beweglichen Radioteleskope weltweit.

Das erste gemeinsame Projekt zwischen beiden Instituten umfasst die Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie mit einem Beitrag von 299.000 US$ bei der Weiterentwicklung von Empfängern zur Aufnahme von Radiostrahlung in einem Frequenzbereich von 22 Gigahertz (GHz) für alle zehn Teleskope des VLBA-Netzwerks. Dadurch wird die Vielfalt wissenschaftlicher Forschung mit dem VLBA nochmals erweitert. Dieser Empfangsbereich ist von speziellem Interesse für Forschungsprojekte in der Kosmologie und solch rätselhafte Phänomene wie Blazare im Gammastrahlungsbereich.

"Das neue Abkommen erfolgt im Rahmen einer langjährigen Zusammenarbeit zwischen unseren Instituten und betont die Bedeutung von internationalen Kollaborationen für die Zukunft astronomischer Forschung", sagt Fred K.Y. Lo, der Direktor des NRAO.

"Unsere beiden Institute haben eine Reihe von gemeinsamen Forschungszielen. Die Bündelung von Kräften, um unsere Teleskope technologisch an vorderster Front zu halten, ist von hohem Nutzen für den wissenschaftlichen Fortschritt in unserem Forschungsbereich", so Anton Zensus, geschäftsführender Direktor am Max-Planck-Institut.

Neben dem VLBA betreibt das NRAO das Very Large Array (VLA) in New Mexico und das Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia. Das Max-Planck-Institut betreibt das 100-m-Radioteleskop bei Effelsberg in Deutschland und das 12-m-APEX-Teleskop in 5100 m Höhe in der Atacama-Wüste in Chile (zusammen mit der Europäischen Südsternwarte ESO und dem schwedischen Onsala Space Observatory). Als Partner im VLBA-Netzwerk stellt es die transatlantische Ausdehnung zur nochmaligen Vergrößerung der Winkelauflösung zur Verfügung. Beide Institute sind Mitglieder im Betrieb eines globalen Netzwerks von Radioteleskopen (Very Long Baseline Interferometry - VLBI), in dem durch gleichzeitige Radiomessungen mit Teleskopen auf mehreren Kontinenten Bilder mit extrem hoher Auflösung erzeugt werden können. In einem Teil dieses Teleskop-Netzwerks, dem "High-Sensitivity Array" (HSA), werden speziell die großen Radioteleskope eingesetzt, um sehr leuchtschwache kosmische Objekte zu erfassen. Durch Kooperation der NRAO-Teleskope mit dem 100-m-Teleskop Effelsberg ist es möglich, Radiobilder von kosmischen Objekten zu erzeugen, die 100mal schärfer sind als entsprechende optische Aufnahmen mit dem Weltraumteleskop "Hubble".

Beide Institute sind auch Teil einer internationalen Kooperative zum Aufbau und Betrieb des "Atacama Large Millimeter/submillimeter Array" (ALMA) in Chile und beteiligen sich an der Planung des "Square Kilometer Array" (SKA) als internationalem Großprojekt eines Radioteleskops der nächsten Generation.

Das "Very Long Baseline Array" (VLBA) ist eine radioastronomische Anlage, die aus insgesamt 10 Parabolspiegeln von jeweils 25 Meter Durchmesser besteht. Sie erstreckt sich über das gesamte Gebiet der USA von Mauna Kea (Hawaii) bis nach St. Croix (Virgin Islands) über einen Gesamtbereich von mehr als 8000 km.

Im Rahmen der neuen Vereinbarung setzen beide Institute ihre bereits bestehende Zusammenarbeit bei wissenschaftlichen Projekten und Beobachtungen fort und erweitern sie durch die Kooperation bei technologischen Entwicklungen, um die Leistung der Radioteleskope beider Partner vor allem bei kurzen Wellenlängen zu verbessern. Die Zusammenarbeit erstreckt sich ebenfalls auf die Beurteilungen zur Vergabe von Beobachtungszeit an den jeweiligen Radioteleskopen und beinhaltet den offenen Zugang zu Beobachtungszeit auf der Basis eines "Peer Review"-Verfahrens.

Mit der Übereinkunft zwischen NRAO und dem Max-Planck-Institut wird der Empfehlung der amerikanischen "National Science Foundation" (NSF) Rechnung getragen, dass das VLBA in Zukunft vom NRAO gemeinsam mit Partnerinstituten betrieben werden solle. Das Max-Planck-Institut bekräftigt ein starkes Interesse darin, die einmaligen Fähigkeiten des VLBA für wissenschaftliche Forschung nutzen zu können. Der finanzielle Beitrag zum Ausbau des 22GHz-Empfangssystems am VLBA setzt dafür ein starkes Zeichen.

"Mit dem VLBA erreichen wir das höchste Auflösungsvermögen für Abbildungen mit einem astronomischen Forschungsinstrument. Der Beitrag des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie zur Verbesserung seiner Fähigkeiten ist eine wichtige Bestätigung für die Rolle des VLBA an der Vorderfront astronomischer Forschung", sagt Fred Lo.

Im ersten gemeinsamen VLBA-Projekt unter der neuen Vereinbarung wird das Max-Planck-Institut für Radioastronomie die Kosten für die Weiterentwicklung der 22GHz-Empfangssysteme übernehmen und das NRAO die entsprechenden Arbeiten durchführen. Die Fertigstellung, mit der Aufrüstung von allen zehn VLBA-Teleskopen, ist für August 2008 geplant.

Die Aufrüstung wird die Empfindlichkeit des 22GHz-Empfangssystems zur Beobachtung von schwachen Radioquellen um 30 Prozent verbessern. Das ermöglicht einen wesentlich besseren Zugang zu einem Schlüsselgebiet moderner astronomischer Forschung. Dabei dienen rotierende Scheiben von Wassermolekülen im Zentralbereich von weit entfernten Galaxien dazu, die Entfernung dieser Galaxien (unabhängig von der Rotverschiebung) sehr genau zu bestimmen. Diese Beobachtungstechnik wurde in den späten Neunzigerjahren erstmals angewandt. Sie ermöglicht eine direkte Entfernungsbestimmung ohne zahlreiche Hilfsannahmen, die in den eher indirekten Methoden zur Entfernungsbestimmung zum Tragen kommen. Die verbesserte Genauigkeit in dieser Methode spielt eine Schlüsselrolle bei der Lösung von Problemen an der Spitze astrophysikalischer Forschung. Das gilt zum Beispiel für die Bestimmung der Natur der mysteriösen "Dunklen Energie", des Antriebs hinter der beschleunigten Expansion des Universums. In diesem Forschungsbereich arbeiten Astronomen beider Institute (Max-Planck-Institut für Radioastronomie und NRAO) zusammen. Für die Beobachtungen werden neben dem VLBA auch das Radioteleskop Effelsberg, das GBT und das VLA eingesetzt.

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie ist eines von 80 Forschungsinstituten der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft e.V.; das "National Radio Astronomy Observatory" ist eine Einrichtung der "National Science Foundation" in den USA und wird von der "Associated Universities, Inc." betrieben.

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