Ein neues Fenster zum Radiohimmel

MeerKAT in Südafrika ist ein Teleskop der Superlative und verspricht aufregende Einblicke in Prozesse im Weltall

17. September 2020

Es ist das größte und empfindlichste Radioteleskop auf der südlichen Erdhalbkugel: 64 schüsselförmige Einzelantennen mit jeweils 13,5 Meter Durchmesser lauschen von Südafrika aus ins All und untersuchen ferne Strahlungsausbrüche ebenso mit hoher Präzision wie Pulsare oder interstellare Wolken innerhalb der Milchstraße. Ein wichtiges Empfängersystem für dieses MeerKAT genannte gigantische „Ohr“ stammt aus dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Jetzt sollen 20 weitere Antennen gebaut werden, wofür die Max-Planck-Gesellschaft zusätzlich 20 Millionen Euro bereitstellt. Nach Meinung von Max-Planck-Präsident Martin Stratmann ist das MeerKAT-Projekt „ein Meilenstein der Radioastronomie".

Ohr ins All: Eine MeerKAT-Radioantenne lauscht in den afrikanischen Nachthimmel

Das Gelände von MeerKAT rund 90 Kilometer außerhalb der südafrikanischen Stadt Carnavon am Nordkap hat sich zum Mekka der Radioastronomen entwickelt. Aufgrund des einzigartigen Standorts in der Karoo-Halbwüste ist die Anlage nur sehr wenig von irdischer Störstrahlung betroffen und kann so ihre Empfindlichkeit voll ausspielen.

Die Radioastronomie eröffnet neben dem sichtbaren Licht ein weiteres Fenster ins Universum. Doch die Qualität der Beobachtungen hängt entscheidend von der Empfindlichkeit der Teleskope ab. Auch Faktoren wie Zugänglichkeit der Himmelsregionen, Zeit- und Frequenzauflösung oder die Geschwindigkeit von Kartierungen des Firmaments spielen eine wichtige Rolle.

MeerKAT umfasst derzeit 64 Einzelantennen und soll nach dem Upgrade aus insgesamt 84 Antennen mit jeweils 13,5 Meter Durchmesser bestehen. Die Schüsseln lassen sich interferometrisch zu einem einzigen Teleskop verbinden und arbeiten in einer sogenannten Offset-Gregory-Konfiguration. Diese ermöglicht eine gesteigerte Empfindlichkeit aufgrund der voll zur Verfügung stehenden Öffnung des Spiegels, aber auch eine exzellente Bildqualität sowie gute Abschirmung gegenüber ungewollter Störstrahlung von Satelliten oder irdischen Sendern.

Die Anlage ist empfindlicher als die größten beweglichen Einzelteleskope auf der Nordhalbkugel der Erde, die 100-Meter-Antennen in Effelsberg bei Bonn und in Green Bank im US-Bundesstaat West Virginia. Die 20 zusätzlichen Antennen sollen die Leistungsfähigkeit der Anlage noch einmal beträchtlich erhöhen. So wird die räumliche Auflösung der dann zusammengeschalteten 84 Schüsseln von MeerKAT jener eines Radioteleskops von 17 Kilometern Durchmesser entsprechen.

Feierlicher Akt: Max-Planck-Präsident Martin Stratmann und der Projektleiter in Südafrika Bernie Fanaroff (Dritter von links) bei der Unterzeichnung des Abkommens im November 2015. Zugegen waren auch Südafrikas Forschungsministerin Naledi Pandor und die Botschafter beider Länder.

Im November 2015 wurde das grundlegende Kooperationsabkommen zur Zusammenarbeit bei MeerKAT zwischen Max-Planck-Gesellschaft und den südafrikanischen Partnern geschlossen. Anwesend waren damals bei der Zeremonie in Berlin unter anderem die südafrikanische Ministerin für Wissenschaft und Technologie, Naledi Pandor, sowie der Präsident der Max-Planck-Gesellschaft Martin Stratmann.

Seitens der Max-Planck-Gesellschaft sind an der Kooperation vor allem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie beteiligt, die bei der Datenverarbeitung mit Kollegen von den Universitäten in Manchester und Oxford zusammenarbeiten. Das mittlerweile installierte Empfängersystem besteht aus einem Frontendsystem zur Datenaufnahme sowie einem Backendsystem zur Datenverarbeitung mit hoher Zeitauflösung. Die Frequenzen liegen im Bereich zwischen 1,6 und 3,5 Gigahertz (GHz). Die aufgenommene Datenrate von 5,5 TeraBit (1 TeraBit = 1012 Bit) entspricht pro Sekunde 147 komplett beschriebenen DVDs.

„Das MeerKAT-Empfängerprojekt an unserem Institut wird ein System bereitstellen, das in hervorragender Weise auf die Interessen unserer Wissenschaftler ausgerichtet ist“, sagte Gundolf Wieching, Leiter der Elektronikabteilung am Max-Planck-Institut für Radioastronomie damals bei der Unterzeichnung des Kooperationsabkommens in Berlin. „Das erlaubt uns, das volle Potenzial des Empfängers auszunutzen.“

Dementsprechend hoch schätzt Max-Planck-Direktor Michael Kramer die Möglichkeiten von MeerKAT ein: „Wir erwarten uns Fortschritte im Bereich der Fundamentalphysik mit Tests von Theorien der Gravitation und dem Nachweis von Gravitationswellen über Pulsarbeobachtungen.“

Kramer zufolge umfassen die Beobachtungen die Erforschung von dynamischen Veränderungen am Radiohimmel – etwa von kurzzeitigen Radiostrahlungsausbrüchen in kosmologischen Entfernungen –, empfindliche Molekülspektroskopie des interstellaren Mediums sowie hochauflösende Bilder von Radioquellen.

Mit MeerKAT hat die Zukunft radioastronomischer Beobachtung begonnen. Die Anlage soll in das Square Kilometre Array integriert werden. Dieses SKA genannte Projekt wird an Standorten in Südafrika und Australien gebaut und tausende Antennen unterschiedlicher Bauart umfassen, die insgesamt eine Auffangfläche von einer Million Quadratmetern besitzen. Zudem werden die Antennen bis zu 3000 Kilometer voneinander getrennt sein. Durch die Technik der Interferometrie zusammengeschaltet, ergibt das eine enorm hohe Detailauflösung - so wird das SKA jene des Weltraumteleskops Hubble um das 50-fache übertreffen. Und noch ein Rekord: Das Square Kilometre Array soll den Himmel ungefähr zehntausendfach schneller absuchen können als dies bisher möglich ist.

HOR

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Diese Meldung erschien erstmals am 11. November 2015 und wurde am 17. September 2020 aktualisiert.

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