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Das 100-Meter Radioteleskop in Effelsberg

Im Oktober 2010 wurde am 100-Meter Radioteleskop in Effelsberg eine Beobachtungsserie vorgenommen. Da meine Ausbildungswurzeln ebenfalls in der Radioastronomie liegen, möchte ich dieses spektakuläre Teleskop hier einmal näher vorstellen.

Das 3.200 Tonnen schwere Radioteleskop im verträumt gelegenen kleinen Eifelort Effelsberg ist nach dem amerikanischen Greenbank-Teleskop (102 Meter Durchmesser) mit 100 Meter Spiegeldurchmesser das zweitgrößte freibewegliche Radioteleskop (Single Dish Telescope) der Welt. Es wird unterhalten vom Max Planck Institut für Radioastronomie in Bonn und hatte im August 1972 erstmals seine Arbeit aufgenommen. Durch die wesentlich höhere Empfindlichkeit einer Single-Dish-Antenne, im Gegensatz zu den neuzeitlichen großflächigen Antennenanlagen (Arrays), die aus mehreren kleinen Spiegeln bestehen, bleibt das Radioteleskop Effelsberg für bestimmte Forschungszwecke bis heute ein wichtiges astronomisches Beobachtungsinstrument. Die Antenne ist somit nicht nur eine geniale Ingenieurleistung mit beeindruckender Architektur, sondern nach wie vor eine unverzichtbare Forschungsanlage zur Erlangung weiterführender astronomischer Erkenntnisse.

Das Kontrollzentrum des Radioteleskops

Die wichtigsten Daten des Radioteleskops im Überblick:

  Durchmesser des parabolischen Reflektors                            100 m
  Reflektoröffnung   7854 m² 
  Oberflächengenauigkeit < 0,5 mm
  Brennweite im Primärfokus       30 m
  Winkelauflösung (Keulenweite):  
   - bei 21 cm Wellenlänge  (1,4 GHz)        9,4'
   - bei 3,5 mm Wellenlänge (86 GHz)        10''
  Gesamtgewicht 3.200 Tonnen
  Genauigkeit des Trackings      0,3 mm
  max. Rotationsgeschwindigkeit     32°/min

Spektroskopie:

Sternentstehungsgebiete beinhalten innerhalb der interstellaren Wolken Moleküle, die im Spektrum auf bestimmten Radiofrequenzen bekannte Spektrallinien erzeugen, wie z. b. diejenigen von Ammoniak (NH3), oder die des neutralen Wasserstoffs (HI). Solche Spektrallinien können mit dem Radioteleskop gut beobachtet werden. Das Verhältnis der Linien untereinander sagt dem Astronomen etwas über die Häufigkeit des Moleküls. Frequenzverschiebungen, hervorgerufen durch den Dopplereffekt, können zudem u. a.. Geschwindigkeiten innerhalb einer solchen Wolke anzeigen. Die Beobachtung molekularer Spektrallinien erlaubt somit die Bestimmung wesentlicher Eigenschaften eines interstellaren Gases wie Dichte, Temperatur, chemische Zusammensetzung und Dynamik.

 

Radio Kontinuum:

Das Effelsberg Teleskop kann dazu verwendet werden großflächige Beobachtungen auf verschiedenen Frequenzen im Radioband des elektromagnetischen Spektrums vorzunehmen. Untersuchungen der Polarisation unserer Milchstraße, aber auch Messungen in nahegelegenen externen Galaxien, helfen beispielsweise die großflächige Verteilung der Magnetfelder solcher Systeme zu erkennen und zu verstehen. Supernovarestwolken und Pulsare innerhalb unserer Galaxis werden durch wiederholte Beobachtungen studiert.

 

Durchmusterungen des Radiohimmels:

Gemeinsam mit zwei weiteren Großteleskopen (Jodrell Bank/GB und Parkes/Australien) wurde mithilfe des Effelsberg Radioteleskops eine hochaufgelöste Karte des gesamten Himmels auf 73 cm Wellenlänge = 408 MHz erstellt (Bild unten). Auf dieser Karte sind ausgedehnte lokale Strukturen, wie beispielsweise die sogenannte Nordpolspur, Reste einer vergangenen Supernova und lichtstarke aktive Galaxien wie Cygnus A oder Centaurus A in beachtlicher Entfernung zu erkennen.

 

Pulsare:

Pulsare gehören zu den extremsten Himmelsobjekten, die wir in der Astronomie kennen. Sie verkörpern das letzte Stadium in der Entwicklungsgeschichte massiver Sterne, nachdem sie als Supernova explodiert sind. Mit einem Durch-messer von gerade mal 20 km, jedoch ca. der Masse unserer Sonne rotieren sie bis zu 40.000 mal in der Minute um ihre Achse. Dabei senden sie zwei gerichtete Radiostrahlen aus. Durch seine hohe Empfindlichkeit auf niedrigen cm-Wellenlängen kann mit dem Effelsberg Teleskop dieser gewaltige Leuchtturmeffekt aufgefangen und gemessen werden. Der Radiobereich stellt somit eine einzigartige Möglichkeit dar, mehr über Pulsare zu erfahren.

Im unteren Bild ist deutlich der Primärfokus der Antenne zu erkennen. Er liegt durch vier Masten gehalten 30 Meter über dem Reflektor und beinhaltet mehrere Empfängereinheiten. Durch eine dortige Umlenkung der Radiowellen kann der Sekundärfokus genutzt werden, der sich direkt auf dem Reflektor befindet. In ihm sind weitere Empfängereinheiten untergebracht.

Der Krebsnebel beinhaltet einen der bekanntesten Pulsare. Dieser Neutronenstern mit einem Durchmesser von ca. 30 km dreht sich mit der atemberaubenden Geschwindigkeit von 33 Millisekunden.