Interferometer (Radioastronomie)

Ein Interferometer aus Radioteleskopen wird benutzt, um mit kleineren Anlagen eine hohe Winkelauflösung zu erreichen. Eine höhere Auflösung führt zu trennschärferen Bildern von nahe beieinander liegenden Radioquellen oder bei kompakten Quasaren, doch ist sie auch bei räumlich ausgedehnten Strahlungsquellen von großer Bedeutung.

Technisch funktioniert die Radio-Interferometrie durch Überlagerung der Signale von zwei oder mehr Radioteleskopen. Die Überlagerung kann elektrisch erfolgen, falls direkte Kabelverbindungen zwischen den Teleskopen praktikabel sind, oder sie wird auf Computern simuliert. Bei speziellen Interferometriemethoden wie dem VLBI sucht man die beste Korrelation zweier Signale iterativ, indem man sie in kleinsten Schritten zeitlich gegeneinander verschiebt.

Das überlagerte Signal wird mit Hilfe von mathematischen Methoden der Fourier-Analysis ausgewertet. Das Ergebnis ist eine Karte des beobachteten Bereiches, die idealerweise die gleiche Auflösung hat wie von einem Radioteleskop mit einem Durchmesser, der dem Abstand der Einzelantennen des Interferometers entspricht.

Beispiele für Radiointerferometer:

• Das Very Large Array (VLA) des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in der Nähe von Socorro, New Mexico, USA. Es besteht aus 27 Einzelantennen, die auf drei Bahnen im Winkel von 120 Grad zueinander verschoben werden können.
• Very Long Baseline Interferometry (VLBI): Paare von sehr weit voneinander entfernten Radioteleskopen, wie z. B. das bei Effelsberg stehende Radioteleskop Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie bei Bonn und das Radioteleskop des Green-Bank-Observatoriums in West Virginia, USA, messen zur gleichen Zeit das gleiche astronomische Objekt mit der gleichen Wellenlänge. An beiden Radioteleskopen wird das Messsignal mit Hilfe von Atomuhren mit Zeitmarkierungen versehen, die so genau sind, dass die beiden Signale später im Rechner miteinander kombiniert werden können.
• Sonderfall Interferometrie mit einer Antenne: Unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, durch Spiegelung eine Überlagerung der Radiowellen einer Quelle zu erhalten. Beim analogen Fernsehen führt eine solche Spiegelung, z. B. an einem Gebäude, zu einem nach rechts verschobenen „Geisterbild“. Steht ein Radioteleskop z. B. auf einer Klippe am Meer, können astronomische Objekte, die flach über dem Meer stehen, gleichzeitig als Meeresspiegelung und als Originalbild beobachtet und die Überlagerung der Signale ausgewertet werden.

In jedem Fall führt die Interferometrie nur dann zu einem Ergebnis, wenn sich der Wegunterschied der unterschiedlichen Signale ändert, denn in der Fourier-Transformation wird die Stärke des Signals in Abhängigkeit vom Wegunterschied ausgewertet. Da Interferometer in der Radioastronomie meist auf der Rotation der Erde beruhen, tritt die Weglängenveränderung in Ost-West-Richtung auf, so dass die Auflösung vorwiegend in dieser Richtung verbessert wird.

Siehe auch

• Interferenz, Kreuzkorrelation, Korrelator
• Quasar, Radioastronomie, Astrometrie

Literatur

• Rudolf Wohlleben, Helmut Mattes, Thomas Krichbaum: Interferometry in radioastronomy and radar techniques. Kluwer, Dordrecht 1991, ISBN 0-7923-0464-0

Weblinks

• Very Large Array: http://www.vla.nrao.edu/
• Green Bank Telescope: http://www.gb.nrao.edu/GBT/GBT.html
• Max-Planck-Institut für Radioastronomie: http://www.mpifr-bonn.mpg.de/