Radio-Teleskop: Zwei Millionen mal schärfer als das Auge

Mit welch hoher Detailtreue kosmische Objekte heute abgebildet werden können, wurde von einem internationalen Wissenschaftlerteam eindrucksvoll bewiesen. Durch einen interkontinentalen Zusammenschluss mehrerer Radio-Teleskope (große Parabol-Antennen) konnte der fünf Milliarden Lichtjahre entfernte Quasar 3C 279 mit einer Auflösung beobachtet werden die die Fähigkeit des menschlichen Auges um das Zweimillionenfache übertrifft.

Quasare gehören zu den energiereichsten Radio-Quellen im Kosmos. Sie erscheinen wie Sterne punktförmig am Himmel, was zur Namensgebung geführt hat (quasistellar). Sie werden von der Wissenschaft als aktive Galaxie-Kerne beschrieben, die große Mengen elektromagnetischer Energie abgeben und extrem hell und sehr weit entfernt sind.

Für die Aufnahmen kamen das APEX-Teleskop in Chile, das Submillimeter Array (SMA) auf Hawaii  und das Submillimeter-Teleskop (SMT) in Arizona zum Einsatz. Diese Radio-Teleskope funktionieren nicht im Bereich sichtbarer Wellenlängen, sondern nutzen Radio-Wellen. Diese gehören zu den langwelligen elektromagnetischen Strahlen und haben den Vorteil weniger von kosmischen Staub- und Nebelwolken geschluckt zu werden. Sie haben deshalb also ein besseres Durchdringungsvermögen, als zum Beispiel sichtbares Licht. Das ermöglicht die Beobachtung solcher von Materiewolken verdeckten kosmischen Radio-Strahler.

Soll die Beobachtung solcher Objekte mit Radioteleskopen besonders detailreich sein, bedient man sich der Methode der Interferometrie. Dabei zeichnen mehrere Radioteleskope gleichzeitig auf. Stehen sie nah bei einander (Arrays) werden sie per Kabel zusammengeschaltet. Sind die Distanzen groß, kommen Atomuhren zur Synchronisation zum Einsatz. Die Aufzeichnungen werden mit Zeitmarkern versehen, auf Festplatten gespeichert und in Datenzentren (in diesem Fall das MPI für Radio-Astronomie in Bonn) zu einem hoch aufgelösten Bild verarbeitet.

Dabei ist die Auflösung vom Abstand der am weitesten voneinander entfernten Antennen abhängig. Deswegen werden für Aufnahmen von Radio-Objekten Teleskope in großen Distanzen zusammengeschaltet.

Die beim Experiment verwendete größte Basislänge (von Chile nach Hawaii) betrug zwar fast Zehntausend Kilometer, aber in der Vergangenheit gab es Zusammenschaltungen von Teleskopen mit noch größeren Abständen, sogar mit einem Teleskop in der Erdumlaufbahn. Trotzdem konnte bis dato keine höhere Auflösung erzielt werden, als bei diesem Experiment. Denn auch die genutzte Wellenlänge des beobachteten Radio-Strahlers spielt eine Rolle. Die für die aktuellste Aufzeichnung genutzte Wellenlänge war besonders klein und lag im Millimeterbereich. Dadurch konnten um das fünf Milliarden Lichtjahre entfernte Objekt Details mit einer Genauigkeit von einem Lichtjahr erkennbar gemacht werden.

Als nächster Meilenstein ist die Abbildung von supermassereichen Schwarzen Löchern in unserer Milchstraße und nahen Galaxien geplant (Projekt „Event Horizon Telescope“). Dafür sollen noch weitere Teleskope dem Verbund hinzugefügt werden.(dk)