Wie funktioniert ein Radioteleskop? Zu Besuch beim Very Large Array

Jedes – okay, fast jedes – Objekt im All gibt Licht ab. Wenn Astronomen von Licht sprechen, meinen sie aber nicht nur den kleinen Teil des gesamten Spektrums, den der Mensch sehen kann, also den optischen Bereich, sondern einfach alles: Radiowellen, Infrarot, sichtbares Licht, UV-Licht, Röntgen, Gammastrahlung (hier nach fallender Wellenlänge geordnet). Der Physiker würde dazu „elektromagnetische Strahlung“ sagen, aber „Licht“ trifft es prima, denn für den Empfang gelten am Ende immer die gleichen Gesetze. Auflösung, Brennweite usw., egal ob man eine riesige Schüssel oder ein Fernrohr vor sich hat, die Begriffe bedeuten immer das gleiche.

Ein Radioteleskop, das dürfte klar sein, zeichnet also das Radio-„Licht“ kosmischer Objekte auf. Das ist deshalb spannend, weil sich Radiowellen von Staub und anderen Hindernissen kaum beeindrucken lassen, anders etwa als optisches Licht (kommt nicht durch den Staub) oder Infrarot (kommt nicht durch die Erd-Atmosphäre). Am besten ist es aber sowieso, ein unbekanntes Objekt in allen Wellenlängen anzusehen. Das ist tatsächlich auch gerade der große Trend in der Astronomie, der Fachbegriff heißt Multi-Messenger-Astronomie.

Beim Very Large Array, das sich auf über 2000 Metern Höhe in der San-Agustín-Ebene im US-Bundesstaat New Mexico befindet, kommt noch ein zweiter Aspekt hinzu: Man benutzt nicht ein Teleskop, sondern 27, die auf eine große Fläche verteilt sind. Wenn man die Einzelbilder der Antennen im Computer überlagert, erhält man ein weitaus höher aufgelöstes Bild. Die Antennen selbst befinden sich auf drei Achsen, die 21 bzw. 17 Kilometer lang sind.

Alle vier Monate werden sie über ein Doppelgleis (im Bild unten erkennbar) mit Hilfe eines Spezialtransporters verschoben, sodass eine neue Anordnung entsteht, die etwas andere Auflösungseigenschaften besitzt. Die Aktion dauert meist etwa eine Woche, wobei sich die einzelnen Antennen nicht schneller als mit 5 km/h bewegen können. Am beeindruckendsten soll wohl Konfiguration D sein, weil alle 27 dann auf engem Raum beieinander stehen.

Die Steuerung der Antennen selbst erfolgt aus dem Kontrollraum, der 24 Stunden am Tag besetzt ist. Wissenschaft wird hier nicht betrieben; die „Lotsen“ geben lediglich die von den Forschern weltweit vorbereiteten Skripte in die Anlage ein, die diese dann abfährt, und die Daten werden dann online zur Verfügung gestellt. Welche Beobachtungen überhaupt angenommen werden, entscheidet ein Panel aus Forschern, das jeder Aufgabe eine Wichtigkeit von „unbedingt“ bis „nur im Notfall“ zuordnet. Projekte der zweitniedrigsten Dringlichkeit müssen sich oft mit ungünstigen Beobachtungsbedingungen abfinden, wenn es etwa gewittert oder viele Besucher auf dem Gelände sind (jeden ersten und dritten Samstag gibt es Insider-Führungen). Denn deren Handys gehören zu den größten Störfaktoren. Man muss dazu wissen, dass die Anlage so empfindlich ist, dass sie die Strahlung eines Smartphones in Jupiter-Entfernung messen könnte.

Das VLA wurde ab 2010 grundlegend erneuert. Aber in etwa 10-15 Jahren wird es technisch nicht mehr mithalten können. Dann soll das ngVLA den nächsten Schritt ermöglichen und mit 244 Radioteleskopen (mit 18-Meter-Schüssel) über eine Entfernung von fast 9000 Kilometern die Auflösung und die Empfindlichkeit verzehnfachen (siehe Video unten). Hat das originale VLA noch 80 Millionen Dollar gekostet, wird das ngVLA, wenn es genehmigt wird, Kosten von 2 Milliarden Dollar verursachen.

Eine der 27 Antennen. Jede durchmisst 25 Meter und wiegt 230 Tonnen.
Zum Zeitpunkt des Besuchs lag die A-Konfiguration vor.
Der Kontrollraum wirkt überraschend unkompliziert
Die Schienen, auf denen die Schüsseln verrückt werden

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