Ein neues Fenster zum Radiohimmel

Die Max-Planck-Gesellschaft beteiligt sich am MeerKAT-Teleskop in Südafrika

11. November 2015

Es wird das größte und empfindlichste Radioteleskop auf der südlichen Erdhalbkugel sein: 64 schüsselförmige Einzelantennen mit jeweils 13,5 Meter Durchmesser sollen in wenigen Jahren von Südafrika aus ins All lauschen und ferne Strahlungsausbrüche ebenso mit hoher Präzision untersuchen 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. Für die Entwicklung und den Aufbau stellt die Max-Planck-Gesellschaft elf Millionen Euro bereit. „Das MeerKAT-Projekt ist ein Meilenstein der Radioastronomie. Mit der Einrichtung des Empfängersystems eröffnen wir Astronomen den Zugang zu einem Instrument der Weltklasse“, sagte Max-Planck-Präsident Martin Stratmann am Mittwoch in Berlin anlässlich der Unterzeichnung des Kooperationsabkommens.

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

Noch ist das MeerKAT-Gelände rund 90 Kilometer außerhalb der südafrikanischen Stadt Carnavon am Nordkap eine Baustelle. Doch von 2017 an soll sich dort das neue Mekka der Radioastronomen befinden. 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 wird aus insgesamt 64 Einzelantennen mit jeweils 13,5 Meter Durchmesser bestehen. Die „Schüsseln“ lassen sich interferometrisch zu einem einzigen Teleskop verbinden und wurden von der deutschen Firma Vertex entworfen. Sie 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 wird empfindlicher sein 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. Außerdem lässt sich die räumliche Auflösung von MeerKAT mit jener eines Radioteleskops von acht Kilometern Durchmesser vergleichen.

Abkommen in Berlin unterzeichnet

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

Das Kooperationsabkommen zur Zusammenarbeit bei MeerKAT zwischen Max-Planck-Gesellschaft und den südafrikanischen Partnern wurde nun am Mittwoch feierlich in Berlin geschlossen. Anwesend waren bei der Zeremonie 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 System wird aus einem Frontendsystem zur Datenaufnahme sowie einem Backendsystem zur Datenverarbeitung mit hoher Zeitauflösung bestehen. Die Frequenzen liegen im Bereich zwischen 1,6 und 3,5 Gigahertz (GHz). Die erwartete 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“, sagt Gundolf Wieching, Leiter der Elektronikabteilung am Max-Planck-Institut für Radioastronomie. „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 Mitte des nächsten Jahrzehnts in das Square Kilometre Array integriert werden. Dieses SKA genannte Projekt wird an Standorten in Südafrika und Australien gebaut und Tausende kleinerer Antennen umfassen, die insgesamt eine Auffangfläche von einer Million Quadratmetern besitzen. Die räumliche Auflösung des SKA wird die des Weltraumteleskops Hubble um das 50-fache übertreffen.

HOR

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