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RADIOASTRONOMIE
Detaillierter Blick auf aktiven Galaxienkern
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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3. Juli 2012

Radioastronomen haben mit einem Radioteleskop im Erdorbit und dem 100-Meter-Teleskop in Effelsberg erstmals interferometrische Beobachtungen eines aktiven Galaxienkerns in rund 900 Millionen Lichtjahren Entfernung durchgeführt. Von dem neuen Verfahren erhoffen sich die Wissenschaftler unter anderem detailliertere Einblicke in die Zentren ferner Galaxien.

BL Lacertae

Zentralbereich der aktiven Galaxie BL Lacertae. Es handelt sich um die erste Detektion von BL Lacertae bei interferometrischen Beobachtungen mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg und dem Satellitenteleskop von RadioAstron. Die unterschiedlichen Farben zeigen die Intensität des gemessenen interferometrischen Signals. Bild: MPIfR/J. Anderson

Die Interferometrie ist ein in der Radioastronomie schon fast routinemäßig angewandtes Beobachtungsverfahren. Radioteleskope werden dazu oft über Kontinente hinweg zusammengeschaltet, um so ihr Auflösungsvermögen dramatisch zu verbessern. Dieses entspricht dann nämlich dem eines einzelnen Instruments mit der Größe des Abstands der zwei verbundenen Teleskope. Im Rahmen des Projekts RadioAstron soll versucht werden, diese als Very Long Baseline Interferometry (VLBI) bezeichnete Methode auch auf den Weltraum auszudehnen.

Dafür steht dem vom russischen Astro Space Center (ASC) in Moskau geleiteten Projekt ein 10-Meter-Satelliten-Radioteleskop an Bord des russischen Satelliten Spektr-R zur Verfügung. Dieser wurde im Juli 2011 gestartet und umkreist die Erde auf einer elliptischen Umlaufbahn mit einem maximalen Abstand von 350.000 Kilometern. Theoretisch ließe sich also damit das Winkelauflösungsvermögen eines Radioteleskop erreichen, dessen Größe in etwa dem Abstand der Erde vom Mond entspricht. Solche Beobachtungen könnten beispielsweise ganz neue Details über die Vorgänge rund um weit entfernte supermassereiche Schwarze Löcher, aber auch über Neutronensterne, Dunkle Materie oder die Dunkle Energie liefern.

Bei interferometrischen Beobachtungen in der Radioastronomie werden mit jeweils zwei Radioteleskopen die Radiosignale einer bestimmten Quelle am Himmel aufgezeichnet. Diese Signale werden dann in einem Prozess, den man "Korrelation" nennt, elektronisch miteinander verglichen. Die so entstehenden interferometrischen Signale nennen die Radioastronomen "fringes". Je größer der Abstand zwischen den beiden Teleskopen ist, desto genauer kann man die Position der Quelle am Himmel aus den Messungen ableiten.

Da durch die Trägerrakete Größe und Gewicht eines Satelliten eingeschränkt sind, musste der Durchmesser des Teleskopspiegels für das RadioAstron-Projekt auf zehn Meter begrenzt werden. Das Teleskop ist durch diese vergleichsweise geringe Größe nicht sehr empfindlich für die Aufnahme von sehr schwachen Radiosignalen. Dadurch ist die Zusammenarbeit mit einem möglichst großen und empfindlichen Radioteleskop auf der Erde umso wichtiger - wie etwa mit dem 100-Meter-Radioteleskops des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) bei Bad Münstereifel-Effelsberg.

 Erste "fringes" im Rahmen des RadioAstron-Projekts konnten bereits Ende 2011 aufgezeichnet werden (astronews.com berichtete). Schon damals wurden Daten aus dem All und die des Effelsberger Teleskops am Korrelator des Astro Space Center in Moskau ausgewertet. Bei den jüngsten Beobachtungen nahmen die Astronomen die aktive Galaxie BL Lacertae ins Visier, die sich in einer Entfernung von rund 900 Millionen Lichtjahren im Sternbild Eidechse befindet. Mit ihrer starker Variabilität und deutlicher Polarisation in optischen Wellenlängen stellt BL Lacertae den Prototyp für eine ganze Klasse von Galaxien mit aktiven Galaxienkernen dar.

"Ein wichtiger neuer Aspekt dieser Analyse liegt darin, dass wir die Daten nicht wie bisher mit einem Hardware-Korrelator auswerten, sondern mit dem DiFX-Software-Korrelator, der auf den VLBI-Computerstationen in unserem Institut in Bonn zum Einsatz kommt", erläutert Anton Zensus, Direktor am MPIfR. "Unsere Wissenschaftler in Bonn haben in Zusammenarbeit mit den Experten von RadioAstron den Programmcode des DiFX-Softwarekorrelators so umgeschrieben, dass er auch für die Auswertung von interferometrischen Satellitenbeobachtungen, also Weltraum-VLBI, eingesetzt werden kann."

Normalerweise sind VLBI-Beobachtungen auf erdgebundene Radioteleskope beschränkt. Die Software musste nun so umgeschrieben werden, dass das Programm die Bewegungen des Satelliten im Orbit mit einbezieht und außerdem den unterschiedlichen Ablauf der Zeit auf der Erde und im Weltraum berücksichtigt. Das sind winzige Unterschiede auf der Basis von Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die aber entscheidend für die Entdeckung von interferometrischen Signalen zwischen beiden Teleskopen sind.

Der DiFX-Korrelator ist ein offenes Software-Projekt, an dem eine Reihe von Radioastronomen und Geodäten aus unterschiedlichen Ländern beteiligt sind. Sie kommen aus Australien, wo dieses Projekt ursprünglich entwickelt wurde, aus Europa und aus den Vereinigten Staaten. Damit wird es nun möglich, das RadioAstron-Projekt mit einer Reihe von erdgebundenen Radioteleskopen zu verbinden und weltweit mit radioastronomischen Instituten zusammenzuarbeiten.

Ein weiterer großer Vorteil der Verarbeitung von RadioAstron-Daten mit dem DiFX-Korrelator liegt darin, dass die normalerweise zum Einsatz kommenden Programme zur Analyse interferometrischer Daten das Datenformat von DiFX erkennen und damit eine unmittelbare Weiterverarbeitung der Daten im jeweils bevorzugten Software-Paket der Wissenschaftler möglich wird.

"Das ist eine aufregende neue Entwicklung für die RadioAstron-Mission, damit wird die erfolgreiche Weiterverarbeitung und Analyse der Daten im astronomischen und physikalischen Sinne möglich", sagt James Anderson vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie. "Wir können jetzt anfangen, Radiobilder unserer Forschungsobjekte bei Auflösungen im Mikrobogensekundenbereich zu erstellen, und das ist etwas, wozu wir bisher noch nicht in der Lage waren."

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siehe auch
Radioastronomie: Ein Teleskop größer als die Erde - 9. Dezember 2011
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Astro Space Center
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