Radioastronomie

Die Radioastronomie ist ein Teilgebiet der Astronomie, bei der astronomische Objekte mittels der Radiowellen, die von ihnen ausgesendet werden, beobachtet und untersucht werden.

Kosmische Radioastronomie

Aufgrund der großen Entfernung der astronomischen Objekte, der Radioquellen, sind die Radiowellen sehr schwach. Daher versucht man in der Radioastronomie die Radiowellen mit großen Antennen (Bauarten wie z. B. Yagi-, Rahmen-, Helix- und Parabolantennen) zu bündeln. Die Radiowellen werden von empfindlichen Verstärkern verstärkt und anschließend elektronisch gespeichert und ausgewertet.

Ein bestimmter Messwert gibt an, mit welcher Intensität die Radiowellen aus der Richtung eintreffen, auf die das Radioteleskop gerichtet ist. Ein „Blick“ durch ein Radioteleskop ergibt also noch kein Radiobild, sondern nur einen einzigen Radiobildpunkt.

Da die Wellenlänge der Radiowellen sehr viel größer ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, ist die Winkelauflösung eines Radioteleskops sehr viel kleiner als die eines optischen Teleskops. Das hat zur Folge, dass ein aus vielen Messungen zusammengesetztes Radioteleskopbild weniger scharf ist als ein Bild des gleichen Objekts, das mit sichtbarem Licht aufgenommen wurde. Es existieren aber Verfahren, um hochauflösende Radiobilder von ausgedehnten astronomischen Objekten zu erhalten. So können beispielsweise mehrere Radioteleskope so zu einem Interferometer zusammengeschaltet werden, dass sie wie ein einziges Radioteleskop wirken, dessen Antennendurchmesser der Entfernung der einzelnen Anlagen voneinander entspricht. Da die Auflösung vom Durchmesser der Antenne abhängt, erhält man so schärfere Bilder.

Da Radiowellen weniger von intergalaktischen Staub- und Nebelwolken absorbiert werden, und da die Mehrheit der galaktischen Himmelskörper nur schwache Radioquellen darstellen, kann man über Radiowellen Bereiche wie zum Beispiel das Zentrum der Milchstraße oder Zwerggalaxien hinter der galaktischen Scheibe erkunden, die für optische oder Infrarot-Beobachtung verschlossen bleiben.

Im Radiowellenbereich liegen einige der wichtigsten spektralen Linien der Astronomie, unter anderem die HI-Linie (21-cm-Linie, 1420,4058 MHz), die von neutralen Wasserstoffatomen emittiert wird.

70-m-Radioteleskop im Goldstone-Observatorium, Kalifornien

Mit der Radioastronomie werden unter anderem folgende Radioquellen untersucht:

• die Sonne und andere Körper im Sonnensystem
• Supernova-Überreste und Pulsare
• Interstellare Gase und Gasnebel
• Galaktisches Zentrum
• Radiogalaxien
• Quasare

Die Technik der Radioastronomie wird auch zur Suche nach außerirdischen Intelligenzen (SETI) angewandt.

Karl Guthe Jansky beobachtete 1931 die erste Radioquelle außerhalb unseres Sonnensystems, das galaktische Zentrum unserer Milchstraße. Ihm zu Ehren wurde die in der Radioastronomie verwendete Einheit
$1\,\mathrm{Jansky} = 1\,\mathrm{Jy} = 1 \cdot 10^{-26}\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{m}^2\mathrm{Hz}}$
eingeführt.

Teilgebiete und Forschungsobjekte der Radioastronomie

Objekte im Sonnensystem

• Die solare Radioastronomie beschäftigt sich mit den von der Sonne ausgesendeten Radiowellen. Diese geben z.B. Auskunft über die Sonnenaktivität und Strahlungsausbrüche auf der Sonne.
• Die Planeten, insbesondere die Gasriesen, und ihre Monde senden Radiowellen aus.

Objekte in der Milchstraße

• Supernovaüberreste
• Pulsare
• Das galaktische Zentrum

Objekte außerhalb der Milchstraße

• Quasare
• Seyfertgalaxieen

Kollision mit Funkdiensten

Radioastronomie analysiert extrem schwache Signale. -260 dBm als Empfangssignalstärke sind keine Seltenheit. Andere Funkdienste können die für die Radioastronomie interessanten Signale leicht überdecken oder stören, so dass eine Auswertung nicht mehr möglich ist.

Radioastronomie wird von der ITU als "passive service" deklariert, dem ebenso Spektren zugewiesen werden, wie allen anderen Funkteilnehmern. Diese zugewiesenen Bänder sind allerdings relativ begrenzt und liegen auch immer im Interesse anderer Funkdienste, müssen also im Rahmen von Regulierungsprozessen verteidigt werden. Radioastronomen benutzen aber auch Spektralbereiche, die zwar für aktive Funkdienste reserviert sind, aber selten genutzt bzw. lokal beschränkt verwendet werden. Der immer wachsende Hunger der Wirtschaft nach Bändern für aktive Funkdienste wie Datennetze und Telekommunikation jedoch schränkt in den nicht reservierten Bändern die Nutzung der Radioastronomie immer weiter ein. In den reservierten Bändern wiederum sehen sich Radioastronomen mit zunehmenden ungewollten Störungen durch fehlerhafte Transceiver und schlecht konstruierte Sender konfrontiert. Die Gesamtzahl der Störungen nimmt weltweit zu.

Da die Radioastronomie aber an immer schwächeren Signalen aus dem All interessiert ist, um z.B. das Vorhandensein von organischen Molekülen nachweisen zu können, sprechen Experten von einem sich schließenden Fenster ins All. Immer mehr Frequenzbereiche sind nicht mehr nutzbar, bzw. die Strategien um Störungen zu erkennen und aus dem Nutzsignal zu entfernen werden immer aufwändiger.

Einige besonders kritische Wissenschaftler sehen als einzige Möglichkeit zur dauerhaften Erforschung ferner Teile des Alls eine Teleskopstation auf der der Erde abgewandten Seite des Mondes.

Bedeutende Radioobservatorien

• IRAM 30 m
• Very Large Array
• Selentschukskaja
• Westerbork
• Arecibo
• Jodrell-Bank
• Astropeiler
• Radioteleskop Effelsberg
• Astrophysikalisches Institut Potsdam (AIP)
• Atacama Pathfinder EXperiment APEX
• Atacama Large Millimeter Array (ALMA)
• Large Millimeter Telescope

Siehe auch

• Liste der Radioteleskope und Forschungsfunkstellen
• Terahertzstrahlung
• Amateurradioastronomie

Einzelnachweise

Literatur

• Bernard F. Burke, Francis Graham-Smith: An introduction to radio astronomy. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2010. ISBN 978-0-521-87808-1
• Kristen Rohlfs, T. L. Wilson u.a.: Tools of radio astronomy. Springer, Berlin 2009. ISBN 3-540-85121-6
• A. R. Taylor: Radio emission from the stars and the sun. Astronomical Soc. of the Pacific, San Francisco 1996. ISBN 1-886733-14-7
• James S. Hey: The radio universe. Pergamon Pr., Oxford 1971, ISBN 0-08-015741-6; deutsch: Das Radiouniversum - Einführung in die Radioastronomie. Verl. Chemie, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25563-X.
• Peter Lay: Signale aus dem Weltraum - Einfache Experimente zum Empfang ausserirdischer Radiosignale. Franzis, Poing 2001. ISBN 3-7723-5925-6
• Jim Cohen (et al.): CRAF Handbook for Radio Astronomy Third edition – 2005 (pdf, 173 S., abgerufen 20. Oktober 2009)

Weblinks

 Commons: Radioastronomie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Gibt es Astronomie ohne Fernrohr? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri
• National Radio Astronomy Observatory - Online Kurs [1]
• Basics of Radioastronomy JPL 1998

Beobachtende Astronomie bei verschiedenen Wellenlängen

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