Das größte Radioteleskop der Welt erforscht die Geheimnisse des Universums

Bevor sich die Leserschaft frustriert fragt, wo bei dieser Überschrift der Bezug zur vertrauten Amateurastronomie besteht, ordnen wir das Thema ein. Nur ein winzig kleiner Teil der Informationen, die wir aus dem Weltall empfangen, erreicht uns als Lichtwellen. Das sichtbare Licht reicht vom blauen bis zum roten Spektrum und war für Astronomen bis ins beginnende 20. Jahrhundert die wichtigste Informationsquelle über Sterne, Nebel und andere Himmelsobjekte.

Doch das Universum sendet uns wissenschaftlich verwertbare Signale, die von den Radiowellen über das infrarote und ultraviolette Spektrum bis zur Röntgen- und Gammastrahlung reichen. Die Radioastronomie nahm in den 1930er-Jahren ihren Anfang und wird heute auch von Amateuren betrieben. Dazu benötigt man nur eine empfindliche Antenne und einen geeigneten Signalverstärker.

Da die Technik ähnlich ist, kommen viele Radioastronomen, die als Amateure die Sonne, die Milchstraße oder Sternschnuppen mit ihren Geräten anvisieren, aus dem Amateurfunkbereich. Sehr aktiv ist eine Arbeitsgruppe der Sternwarte Antares in Niederösterreich, der unter anderem ein Drei-Meter-Radiospiegel zur Verfügung steht. Im Fachhandel sind auch Parabolantennen für die Radioastronomie erhältlich. Ein Vorteil der Radioastronomie ist, dass man fast unabhängig vom Wetter Daten sammeln kann – jedenfalls bei bestimmten Frequenzen.

Radioteleskope der Superlative

Die größten Radioteleskope der Welt reichen vom 100-Meter-Spiegel in Effelsberg bei Bonn bis zu FAST, einem 500-Meter-Spiegel in der Provinz Guizhou in China. Bewährt haben sich Teleskopsysteme, bei denen mehrere Spiegel zu einem Gesamtgerät zusammengefügt werden. Die Winkelauflösung dieser Teleskopsysteme ist so hoch, als hätte man einen Spiegel mit einem Durchmesser, der dem Abstand zwischen den einzelnen Teleskopen entspricht. Je größer der Spiegeldurchmesser, umso besser ist die räumliche Auflösung des Teleskops. Das gilt sowohl für optische Teleskope als auch für Radioteleskope.

Nach diesem Prinzip der Interferometrie wird ein Verbund von 131.072 Dipolantennen in Westaustralien und 197 einzelnen Parabolspiegeln mit jeweils 15 Metern Durchmesser in Südafrika arbeiten, der sich derzeit in der Bauphase befindet. Die Dipolantennen werden wegen ihres Aussehens „Weihnachtsbäume“ genannt. Zusammen bilden die Einzelteleskope das Square Kilometre Array, kurz SKA. Die Teleskope sind mit Glasfaserkabeln untereinander verbunden und arbeiten so, als wären sie ein einziges, riesengroßes Radioteleskop. Das Teleskop ist in verschiedenen Frequenzbereichen einsetzbar. Erste Überlegungen wurden vor mehr als 30 Jahren angestellt. Mit dem Bau wurde 2021 begonnen, der Betrieb der ersten Ausbaustufe ist für 2029 geplant.

Wissenschaftliche Ziele

Das SKA kann die Polarisation der Radiowellen bestimmen. Damit sollen der Ursprung und die Entwicklung der Magnetfelder zwischen den Sternen und Galaxien erklärt werden. Neutraler Wasserstoff sendet eine Linie mit 21 Zentimetern Wellenlänge aus, also im Radiobereich. Das SKA misst die Verteilung bis in große Entfernungen mit hoher Winkelauflösung. Das soll Hinweise auf die Dunkle Energie geben.

Das Riesenteleskop soll auch die Frühphase des Universums untersuchen. Die ersten Sterne ionisierten den Wasserstoff. Das SKA wird helfen, diese spannende Epoche besser zu verstehen. Fast in allen Gebieten der Astrophysik wird das SKA neue Erkenntnisse liefern.