Geburt eines Radioteleskops mit dem achtfachen Durchmesser der Erde

Radioastronomie: Geburt eines Radioteleskops mit dem achtfachen Durchmesser der Erde

Am 15. November 2011 hat das 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, zusammen mit drei russischen und einem ukrainischen Teleskop, die ersten interferometrischen Messungen mit dem Zehn-Meter-Weltraumteleskop Spektr-R des russischen RadioAstron-Projekts erfolgreich durchgeführt.

Der Radioastronomiesatellit Spektr-R — © Lavochkin Association (Ausschnitt)

Die Beobachtungen des leuchtkräftigen und sehr kompakten Quasars 0212+735 in mehreren Milliarden Lichtjahren Entfernung erfolgten bei einer Wellenlänge von 18 Zentimetern. Der erstmalige Nachweis von interferometrischen Signalen zwischen dem Weltraumteleskop Spektr-R und den bodengebundenen Radioteleskopen durch das RadioAstron-Team markiert einen Weltrekord für die Größe eines zusammengesetzten Radioteleskops oder Interferometers und eröffnet eine neue Ära für die interferometrische Untersuchung der kosmischen Radiostrahlung.

Erstes radiointerferometrisches Bild mit Spektr-R | Am 15. November 2011 gelang erstmals die virtuelle Zusammenschaltung des russischen Radioweltraumteleskops Spektr-R mit dem 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg zu einem Interferometer mit einer Basislänge von 100000 Kilometern. Als Zielobjekt diente der Quasar 0212+735.

Die Beobachtungstechnik der Interferometrie mit großen Basislinien, Very Long Baseline Interferometry(VLBI), ermöglichte bereits eine Reihe von Weltrekorden in der Astronomie. Mit der ersten erfolgreichen Registrierung eines interferometrischen Signals zwischen dem Zehn-Meter-Weltraumteleskop Spektr-R des RadioAstron-Projekts, drei 32-Meter-Antennen des russischen Quasar-Netzwerks, der 70-Meter-Antenne in Evpatoria in der Ukraine und dem 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg wird nun eine neue Ära eröffnet. Die Messungen sind mit einem virtuellen Radioteleskop erfolgt, das rund acht Mal größer ist als der Durchmesser der Erde. Die Zusammenschaltung erfolgte am 15. November 2011, auf der Basis von Beobachtungen der leuchtkräftigen und auf einen äußerst kompakten Bereich konzentrierten Radiostrahlung des mehrere Milliarden Lichtjahre weit entfernten Quasars 0212+735.

Um diese Beobachtungen möglich zu machen, wurden die Daten des Weltraumteleskops an Bord aufgezeichnet und von dort zur Empfangsantenne der Bodenstation in Puschino in Russland gesendet. Die Daten wurden in einem Spezialrechner ("Korrelator") des RadioAstron-Projekts in Moskau mit Beobachtungen von den am Projekt beteiligten erdgebundenen Radioteleskopen verknüpft. Dieser Rechner sucht nach korrelierten interferometrischen Signalen, den so genannten fringes, zwischen zwei oder mehr der beteiligten Antennen. Daraus lassen sich dann Bilder von weit entfernten kosmischen Objekten rekonstruieren, mit der Winkelauflösung eines virtuellen Teleskops, das so groß ist wie der maximale Abstand zwischen den beteiligten Antennen.

Während der Beobachtungen des Quasars 0212+735 befand sich der Satellit in einer Entfernung von rund 100 000 Kilometern von der Erde. Die mit Spektr-R geplanten Messungen können bis zu einem maximalen Abstand von 360 000 Kilometern von der Erde erfolgen; das entspricht dann dem Auflösungsvermögen eines Radioteleskops, das 30-mal größer ist als die Erde selbst. Mit diesen Beobachtungen wird einer Winkelauflösung von einer Hunderttausendstel Bogensekunde beziehungsweise zehn Mikrobogensekunden erreicht. Damit könnte man den Durchmesser einer Ein-Cent-Münze auf dem Mond bestimmen.

"Das RadioAstron-Team ist sehr stolz darauf, die ersten interferometrischen Signale empfangen zu haben, als Resultat der erfolgreichen Arbeit mit einem äußerst komplexen System", sagt RadioAstron-Wissenschaftler Yuri Kovalev vom Astro-Space-Center in Moskau. "Es ist ein Meilenstein, der uns den Weg zu einem umfangreichen Forschungsprogramm bereitet, das Beobachtungen mit Radioteleskopen überall auf der Welt mit einschließen wird."

Die außergewöhnlichen Fähigkeiten von RadioAstron werden es ermöglichen, eine Reihe von ungelösten Problemen in der Astrophysik anzupacken, darunter der Ursprung der energiereichsten Teilchen im Universum und die physikalische Natur der extrem massereichen Schwarzen Löcher.