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Himmelskarte aus Radiowellen

Nachthimmel in neuem Licht – unentdeckte Galaxien offenbart

| Autor / Redakteur: Dr. Regine Panknin* / Christian Lüttmann

Abb. 1: Die Radiogalaxie 3C31 ist mehr als 3 Millionen Lichtjahre groß.
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Abb. 1: Die Radiogalaxie 3C31 ist mehr als 3 Millionen Lichtjahre groß. (Bild: / Volker Heesen and the LOFAR surveys team / BY 3.0)

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Einen Sternenhimmel, wie ihn das menschliche Auge nie sehen wird: Astronomen haben Radiowellen aus dem All analysiert und daraus eine neue Himmelskarte erstellt. Die Daten erlauben neue Erkenntnisse über Schwarze Löcher, verschmelzende Galaxien und die Entwicklung von Sternensystemen.

Jülich – Der Blick in den Sternenhimmel hat seit jeher die Menschen fasziniert. Doch das, was wir in der Nacht am Firmament sehen, ist nur der Teil des sichtbaren Spektrums. Mit anderen Augen wäre der Himmel ein gänzlich anderer.

Solche Augen besitzt das Teleskopnetzwerk LOFAR (Low Frequency Array), ein riesiges europäisches Netzwerk von Radioteleskopen, die über ein Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetz miteinander verbunden sind und deren Messsignale zu einem einzigen Signal kombiniert werden.

Leistungsstarke Supercomputer verwandeln 100.000 Einzelantennen in eine virtuelle Empfangsschüssel mit einem Durchmesser von 1.900 Kilometern die gerade das sieht, was uns normalerweise verborgen bleibt: die bisher weitgehend unerforschten Frequenzbereiche der Ultrakurzwellen zwischen etwa 10 bis 80 und 110 bis 240 MHz.

In Deutschland befinden sich insgesamt sechs Messstationen, die von verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen betrieben werden. Eine dieser Messstationen liegt südöstlich vom Forschungszentrum Jülich und wird vom Forschungszentrum und der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam betreut. In Abbildung 2 ist die Jülicher Forschungsstation gezeigt.

Eine neue Himmelskarte

Abb. 2: Die Jülicher LOFAR-Station DE605 besteht aus zwei Antennenfeldern zur Messung hoher und niedriger Frequenzen. Der Container in der Mitte enthält Elektronik zur Verarbeitung der Signale der einzelnen Antennen.
Abb. 2: Die Jülicher LOFAR-Station DE605 besteht aus zwei Antennenfeldern zur Messung hoher und niedriger Frequenzen. Der Container in der Mitte enthält Elektronik zur Verarbeitung der Signale der einzelnen Antennen. (Bild: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach)

Mithilfe von LOFAR haben Wissenschaftler nun eine neue Himmelskarte erstellt. Viele der dort abgebildeten Galaxien waren bisher unbekannt, da sie extrem weit entfernt sind und ihre Radiosignale Milliarden von Lichtjahren zurücklegen müssen, um die Erde zu erreichen. Zudem ermöglichen Radiowellen es, kosmische Phänomene zu erforschen, die im für Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich nicht beobachtet werden können.

Abb. 3: Eine neue Sicht auf das Universum: Das Bild zeigt das Galaxiencluster Abell 1314 (Details im Fließtext)
Abb. 3: Eine neue Sicht auf das Universum: Das Bild zeigt das Galaxiencluster Abell 1314 (Details im Fließtext) (Bild: Rafaël Mostert/LOFAR Surveys Team/Sloan Digital Sky Survey DR13 / BY 3.0)

Mit LOFAR kommen Aufnahmen wie Abbildung 2 zustande: Was dort in Grautönen erscheint, ist ein Stück vom Himmel, wie wir ihn im sichtbaren Licht wahrnehmen. Die orangefarbenen Farbtöne zeigen hingegen die radioemittierende Strahlung im gleichen Teil des Himmels. Das Radiobild sieht gänzlich verschieden aus und zeigt Objekte in einer Entfernung von etwa 460 Millionen Lichtjahren von der Erde, die wir mit sichtbarem Licht nie entdeckt hätten.

Ein virtueller Flug durch das All und die von LOFAR entdeckten Galaxien:

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