LOFAR – ein neues Fenster in das Radiouniversum

Mit LOFAR steht in Europa ein einzigartiges Radioteleskop zur Verfügung, das Strahlung im niedrigen Frequenzbereich messen kann. Mit ihm wollen Astronominnen und Astronomen insbesondere die Entwicklung des frühen Universums erforschen.

Zentraler Bereich von LOFAR nahe Exloo (Niederlande) mit allein sechs Empfängerstationen auf der Insel. © Top-Foto, Assen, Quelle ASTRON.nl

Das Radioteleskop LOFAR besteht aus fünfzig Empfängerstationen, die Radiowellen mit relativ niedrigen Frequenzen messen können. LOFAR steht für „Low Frequency Array“. Die Empfängerstationen sind über sieben Länder in Europa verteilt: 37 davon in den Niederlanden, sechs in Deutschland und weitere in Frankreich, Irland, Polen, Schweden und dem Vereinigten Königreich.

Anders als bisherige Radioteleskope besitzen die LOFAR-Stationen nicht die typischen beweglichen Parabolspiegel. Als Antennen kommen ganz gewöhnliche Dipoldrähte zum Einsatz, wie man sie etwa als einfache Radio-Wurfantenne an der Stereoanlage im Wohnzimmer verwendet. Ganz ähnlich wie dort ist auch der Frequenzbereich: LOFAR misst im Kurzwellen- und Ultrakurzwellenbereich, also von 10 bis 90 und von 110 bis 250 Megahertz. Die UKW-Radiosender senden genau in der Lücke dazwischen um 100 Megahertz.

Damit aus den einfachen Drahtantennen eines der leistungsfähigsten astronomischen Observatorien wird, ist eine intelligente Signalverarbeitung notwendig. Die Radiosignale werden gleich an den Empfangsstationen in Echtzeit digitalisiert und an zentrale Auswerterechner weitergeleitet. Pro Sekunde Beobachtungszeit fallen rund 25 Gigabyte Rohdaten an. Eine handelsübliche zwei-Terabyte-Festplatte wäre nach eineinhalb Minuten vollgeschrieben.

In der Rechenzentrale von LOFAR werden die Daten der verschiedenen, bis zu 1500 Kilometer voneinander entfernten Stationen nun so miteinander verknüpft, dass man im Computer entscheiden kann, in welche Richtung das Teleskop blickt – auch nachdem die Beobachtung stattgefunden hat. Ebenso ist es möglich, das Teleskop je nach wissenschaftlicher Fragestellung auf „besonders scharf“, „besonders schnell“ oder „besonders empfindlich“ einzustellen. Diese neuartige Entwicklung des „Softwareteleskops“ wurde erst durch die ausreichend große Rechenleistung der letzten Jahre möglich.

Mit LOFAR wollen die Forschenden unter anderem die Struktur des jungen Universums verstehen und die daran anschließende Entwicklung von Galaxien untersuchen. Darüber hinaus soll LOFAR Einblicke in die Aktivität der Sonne liefern und über den Ursprung der kosmischen Strahlung aufklären helfen. Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2012 konnte LOFAR schon zahlreiche Galaxien identifizieren, die vor Urzeit miteinander kollidiert sind und damals intensive Radiosignale aussendeten. Außerdem erhoffen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Signale von „Super-Jupitern“ aufzufangen, also von riesigen Gasplaneten um andere Sterne.

Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt seit 2008 im Rahmen der Verbundforschung mit insgesamt 4,1 Millionen Euro. Davon sind 1,7 Millionen Euro in den Bau der beiden Stationen in Jülich sowie der Empfängerstation in Norderstedt geflossen.