Radioteleskop LOFAR

LOFAR kommt in Fahrt
Erste internationale LOFAR-Station in Effelsberg nimmt Messbetrieb auf


Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat in enger Zusammenarbeit mit dem niederländischen Institut für Radioastronomie, ASTRON, die erste internationale Teleskopstation des LOFAR Radioteleskops realisiert. LOFAR ist das "LOw Frequency ARray", das von ASTRON initiiert wurde, und dessen Stationen um Exloo zentriert im Nordosten der Niederlande entstehen. LOFAR ist dabei, ein internationales Projekt zu werden, das Stationen in vielen europäischen Ländern umfassen wird. Die erste internationale LOFAR-Station (IS-DE1) wurde auf dem Gelände des Radio-Observatoriums Effelsberg unmittelbar neben dem 100-m-Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) errichtet. Am 20. November 2007 erfolgte in Effelsberg die formale Übergabe der Station zwischen Vertretern des niederländischen Instituts ASTRON und des MPIfR. Damit ist zugleich die Aufnahme des systematischen Messbetriebs verbunden.

LOFAR stellt ein neuartiges Konzept für ein Radioteleskop dar. Es ist das erste digitale Radioteleskop, das keinerlei bewegliche Teile und Motoren mehr benötigt. Bei den niedrigen Frequenzen zwischen 20 und 80 MHz, bei denen LOFAR zum Einsatz kommt (das sind kosmische Radiowellen mit Wellenlängen von einigen Metern), erfasst jede einzelne Antenne des LOFAR-Netzwerks den kompletten Himmel auf einmal. Blickrichtung und Größe des Gesichtsfelds werden nicht mechanisch, sondern elektronisch zwischen den 96 Einzelantennen einer Station und zwischen den unterschiedlichen Stationen gesteuert. LOFAR wird außerdem auch aus Antennen, die im Frequenzbereich von 120-240 MHz messen, bestehen. Ein zentraler Superrechner (IBM BlueGene/L), der im Computerzentrum der Universität Groningen (NL) steht, nimmt dabei die digitalen Signale aller Antennen auf und kombiniert sie. Dadurch kann man mit LOFAR sogar in mehrere Richtungen gleichzeitig "sehen" und unterschiedliche Messprojekte zur gleichen Zeit durchführen.

Das LOFAR Radioteleskop, das von ASTRON entwickelt wurde, hat eine erste LOFAR Station CS1 in Exloo (NL) seit letztem Jahr in Betrieb und bereitet sich darauf vor, innerhalb der nächsten zwei Jahre ein Minimum von 36 Stationen in den Niederlanden zu errichten mit mehr als 25000 individuellen Antennen.

Um die Radiostrahlung unterschiedlicher kosmischer Objekte (z.B. explodierende Sterne, ferne Galaxien und Quasare mit extrem massereichen Schwarzen Löchern) detailliert untersuchen zu können, sind Winkelauflösungen von unter einer Bogensekunde erforderlich. Dazu werden die einzelnen Stationen des LOFAR-Netzwerks in den Niederlanden, in Deutschland und bald auch in anderen Ländern Europas (z.B. Großbritannien, Frankreich und Schweden) grenzüberschreitend über schnelle Datenleitungen miteinander verbunden. In Effelsberg ist erst im November 2007 ein wichtiger Schritt erfolgt: eine Glasfaserverbindung zwischen dem Radio-Observatorium Effelsberg und dem Institut in Bonn, und weiterhin dem Anschluss an das deutsche Hochgeschwindigkeitsnetz zur Weiterleitung der Daten an den LOFAR-Hochgeschwindigkeitsrechner (IBM BlueGene) in Groningen.

Die in Abbildung 1 gezeigte Radiokarte des gesamten Himmels ist zunächst nur mit den Einzelantennen der LOFAR-Station Effelsberg aufgenommen worden. In einer Sekunde Messzeit war es hier möglich, den kompletten Himmel in langwelliger Radiostrahlung zu erfassen und sowohl den Verlauf der Milchstraße als auch starke Einzelquellen (Cygnus A, Cassiopeia A) wiederzugeben. Diese Messung vom 29. Oktober 2007 stellt gewissermassen das "First Light" für die LOFAR-Station Effelsberg dar, den Beginn der astronomischen Messungen dieser Station. Damit wird bereits die Fähigkeit von LOFAR zur Überwachung des Himmels für jede Art von kurzzeitigen Veränderungen aufgezeigt.

Am Dienstag, 20. November 2007 erfolgte die offizielle Übergabe der LOFAR-Station Effelsberg, der ersten internationalen Station des LOFAR-Projekts (mit dem Kürzel IS-DE1), und nach der niederländischen Station CS1 die zweite LOFAR-Station überhaupt. Bei einem Treffen im Radio-Observatorium Effelsberg, dem Standort der Station, unterschrieben Mark Bentum, Rollout-Manager des LOFAR-Projekts aus den Niederlanden, und Wolfgang Reich, LOFAR-Projektleiter am MPIfR, das Übergabe-Protokoll. Die weitere Zusammenarbeit von ASTRON und dem MPIfR in allen technischen und wissenschaftlichen Fragen des Projekts erfolgt im Rahmen eines bereits im Jahr 2006 unterzeichneten "Memorandums of Understanding".

Nach dem Beginn der systematischen Messungen mit der LOFAR-Station Effelsberg ist es nur noch eine Frage der Zeit, bis Messungen in hoher Winkelauflösung zur detaillierten Untersuchung des Radio-Universums durch Verbindung der einzelnen LOFAR-Stationen über die schnellen Datenleitungen zur Routine werden. Die Forscher am Max-Planck-Institut für Radioastronomie legen dabei speziellen Wert auf das Studium magnetischer Phänomene im Universum und haben die Leitung dieses Forschungsprogramms übernommen. Mit LOFAR beginnt ein neues Zeitalter der Erforschung des langwelligen Universums. LOFAR wird Astronomen aller Welt anziehen, die begierig darauf sind, den noch fast unerforschten Frequenzbereich für ihre Forschung zu entdecken. "Wir erwarten einen enormen Erkenntnisgewinn über Planeten, Sterne, Galaxien bis hin zu den entferntesten Strukturen aus der Frühzeit des Universums", sagt Wolfgang Reich.

It is correct that we expect to start with the commissioning in late 2009. We have started to roll-out 36 LOFAR stations in the Netherlands and 8 LOFAR stations throughout the rest of Europe of which 5 will be placed in Germany. We expect to build the majority of stations by the end of this year. That is the moment where we can start commissioning although not all station might be build by the end of the year.

• Verfeinerung der Erkenntnisse über die Struktur der Erdkruste bis hinunter zu rund 30 km
• Charakterisierung von Erschütterungen
• Entdeckung von langfristigen Veränderungen des Untergrunds

In Zusammenarbeit mit dem niederländischen Radioastronomie-Institut ASTRON
erweitern die Universitäten Bielefeld und Hamburg das internationale Teleskop LOFAR.