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LOFAR
Teleskop-Netzwerk hat Pulsare im Blick
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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15. April 2011

Astronomen haben mit dem neuen Radioteleskop-Netzwerk LOFAR die bislang empfindlichsten Radiobeobachtungen von Pulsaren bei niedrigen Frequenzen gemacht. Der Teleskopverbund erlaubt eine sehr detaillierte Untersuchung dieser rotierenden Neutronensterne und knüpft in gewisser Weise an die ersten Pulsarbeobachtungen in den 1960er Jahren an.

LOFAR

Die LOFAR-Station Effelsberg. Vorne das Dipolfeld für niedrige Frequenzen (30-80 MHz oder 3.8-10 Meter Wellenlänge), hinten das "Kachel"-Feld für höhere Frequenzen (110-240 MHz oder 1.3-2.7 Meter Wellenlänge). Bild: MPIfR / Wolfgang Reich

Pulsare

Durch sein einzigartiges Design ermöglicht LOFAR die gleichzeitige Erfassung der Radiostrahlung aus unterschiedlichen Himmelsrichtungen. Für dieses Bild wurden fünf über den ganzen Himmel verteilte Pulsare mit LOFAR gleichzeitig beobachtet. Bild: Tom Hassall / U.Man. / ASTRON [Großansicht]

Einem internationalen Astronomenteam unter Beteiligung von deutschen Wissenschaftlern ist es gelungen, die bisher empfindlichsten Radiobeobachtungen von Pulsaren bei niedriger Frequenz mit dem europäischen Radioteleskop-Netzwerk LOFAR aufzunehmen. Bei Pulsaren handelt es sich um extrem schnell rotierende Neutronensterne, die bei der Explosion von sehr massereichen Sternen als Supernovae entstehen.

An diesem Projekt sind eine Reihe von Wissenschaftlern beteiligt, die im deutschen Konsortium GLOW (German LOng Wavelength) organisiert sind. Die Forschungsgruppe von Prof. Michael Kramer vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie beschäftigt sich dabei speziell mit der Untersuchung von Pulsaren. Die Pulsarbeobachtungen stellen das erste Resultat von Studien mit LOFAR dar, das jetzt in einer Fachzeitschrift, dem europäischen Journal Astronomy & Astrophysics, erscheint.

Das europäische Niederfrequenz-Radioteleskop LOFAR ist das erste einer ganzen Reihe neuartiger Radioteleskope, zur Erforschung des Universums bei den niedrigsten Frequenzen, die überhaupt vom Erdboden aus zugänglich sind. Das Auffinden von neuen Pulsaren und deren Erforschung bei niedrigen Frequenzen stellen ein Schlüsselprojekt für die Wissenschaft mit LOFAR dar. "Wir kehren hier zu den Radiofrequenzen zurück, bei denen die Pulsare ursprünglich in den 1960er Jahren entdeckt worden sind", erklärt Ben Stappers von der Universität Manchester, der Erstautor der Veröffentlichung. "Jetzt verfügen wir aber mit LOFAR über ein Teleskop, von dessen Möglichkeiten man sich damals nicht hätte träumen lassen."

Die zufällige Auffindung des ersten Pulsars im Jahr 1967 ist eine der großen Entdeckungen der Astronomie. Die Astronomen fanden die ersten Pulsarsignale mit einem Radioteleskop bei der niedrigen Frequenz von 81 MHz, recht nahe zu den Radiofrequenzen im UKW-Bereich. Mit LOFAR sind die Astronomen nun zum Frequenzbereich der ersten Pulsarmessungen zurückgekehrt, dies jedoch mit moderner Computertechnik, die eine Verbindung der Einzelteleskope über Hochgeschwindigkeits-Glasfaserleitungen erlaubt, wodurch die Leistungsfähigkeit der Teleskope um ein Vielfaches gesteigert wird.

So wird es mit LOFAR möglich, die Radiopulse im Detail zu untersuchen und darüber hinaus Effekte der Gravitationsphysik und Eigenschaften des interstellaren Mediums in unserer Milchstraße zu erforschen. "Auch wenn das erst frühe Testergebnisse sind, so zeigen sie doch bereits die spektakulären Möglichkeiten mit LOFAR auf", freut sich Stappers.

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LOFAR besteht aus Tausenden kleinen Antennen, die über verschiedene Länder Europas verteilt und mit Hochgeschwindigkeits-Internetleitungen miteinander verbunden sind. Die Auswertung erfolgt über einen leistungsstarken Supercomputer nahe der zentralen LOFAR-Station bei ASTRON in den Niederlanden. Die LOFAR-Teleskope verfügen über keine beweglichen Teile; vielmehr erfolgt die Ausrichtung am Himmel über digitale Zeitverzögerungsbausteine. Dadurch wird eine wesentlich höhere Flexibilität in der Datenanalyse möglich, zum Beispiel können ganz unterschiedliche Richtungen am Himmel gleichzeitig erfasst werden. Die Möglichkeiten sind dabei nur durch die Rechenkapazität des Computers begrenzt.

Bei der Suche nach neuen Pulsaren wird dadurch ein wesentlich schnellere Kartierung des Himmels möglich. "Die Abbildungsverfahren mit LOFAR unterscheiden sich deutlich von denen mit klassischen Radioteleskopen", sagt Ralf-Jürgen Dettmar, Professor an der Ruhr-Universität Bochum und Vorsitzender des deutschen GLOW-Konsortiums. "Mit den klassischen Teleskopen können in kurzer Zeit nur recht kleine Felder am Himmel erfasst werden, während LOFAR in gleicher Zeit Schnappschüsse von ausgedehnten Regionen des Himmels ermöglicht und so die Überwachung dieser Regionen zur Entdeckung von neuen Pulsaren und eventuell anderer seltener Phänomene am Himmel gestattet."

Für die nächsten Schritte bei der Untersuchung von Pulsaren mit LOFAR möchte das Forschungsteam die speziellen Fähigkeiten dieses Radioteleskops nutzen, um dem Strahlungsmechanismus der Pulsare zu Leibe zu rücken und weiterhin auch Pulsare zu entdecken, die bisherigen Suchprogrammen entgangen sind. "LOFAR ist ein phantastisches Teleskop, um unsere bisherigen Beobachtungsinstrumente zur Erforschung von Pulsaren bei langen Wellenlängen zu ergänzen", so Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. "LOFAR verfügt über das Potential, eine große Anzahl bisher unentdeckter Pulsare in der Nachbarschaft unserer Sonne aufzufinden, mit deren Hilfe wir den Nachweis von Gravitationswellen erbringen möchten."

Mit LOFAR können Radiowellen über einen sehr ausgedehnten Frequenzbereich erforscht werden, über mehr als eine Größenordnung von 10 bis 240 Megahertz. Neben der Suche nach Pulsaren wird LOFAR zur Himmelskartierung im langwelligen Radiobereich eingesetzt werden, weiterhin für kosmologische Fragestellungen, zur Überwachung der Sonnenaktivität und zur Untersuchung von Planeten. LOFAR fungiert darüber hinaus auch als Vorläuferprojekt für das Square Kilometre Array (SKA), das geplante globale Radioteleskop der nächsten Generation.

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Links im WWW
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