RADIOTELESKOPE
20 weitere Antennen für MeerKAT
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
17. September 2020

Das MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika gilt als ein Vorläuferprojekt für das Square Kilometre Array, das Radioteleskop der nächsten Generation, das gleich auf zwei Kontinenten entstehen soll. Mit 20 weiteren Radioantennen wird nun MeerKAT zunächst noch leistungsfähiger. Die Anlage soll später in das Square Kilometre Array integriert werden.

Das SKA-Max-Planck-Demonstrationsteleskop am südafrikanischen SKA-Standort in der Karoo-Halbwüste. Foto: MPIfR / Gundolf Wieching  [Großansicht]

Das MeerKAT-Radioteleskop stellt einen Vorläufer für das Square Kilometre Array (SKA) dar, das Projekt eines Radioteleskops der nächsten Generation mit weltweiter Beteiligung und Teleskopstandorten im südlichen Afrika und in Australien. MeerKAT und die jetzt vorgestellte Erweiterung werden zu einem späteren Zeitpunkt in den im südlichen Afrika anzusiedelnden Teil des SKA integriert und werden als SKA-MID den mittleren zu beobachtenden Frequenzbereich des SKA umfassen.

Diese nächste Generation von Radioteleskopen wird erheblich verbesserte Untersuchungen in einer Vielzahl von Bereichen der Radioastronomie ermöglichen. Die Messung von extrem genau gehenden Pulsaruhren bietet eine einzigartige Möglichkeit, Verbiegungen der Raumzeit und damit extrem langwellige Gravitationswellen aufzuspüren.

Die Erforschung von jungen Galaxien bei sehr großer Rotverschiebung könnte dabei helfen, der Natur der geheimnisvollen Dunklen Energie auf die Spur zu kommen. Karten der dreidimensionalen Verteilung von kosmischen Magnetfeldern führen zu einem besseren Verständnis ihrer Auswirkung auf Objekte im Universum. Ein Blick zurück ins sogenannte "Dunkle Zeitalter", bevor das Universum im Licht von Sternen und Galaxien erstrahlte, gäbe Gelegenheit zu verstehen, wie Schwarze Löcher und Sterne sich gebildet haben. Und schließlich könnte die Erforschung von komplexen Molekülen in Richtung der Voraussetzungen für die Entstehung von Leben im Universum führen.

Mit der Erweiterung des MeerKAT-Teleskops wird die wissenschaftliche und technologische Kooperation weiter vertieft, die schon durch die enge Zusammenarbeit zwischen dem South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) in Deutschland im Rahmen von MeerKAT begonnen wurde. Es wird zu einer Fundgrube neuer wissenschaftlicher Daten für die internationale astronomische Gemeinschaft führen und schließlich auch hinführen zum Square Kilometre Array als dem großen Radioteleskop-Projekt der Zukunft.

Mit dem MK+ Projekt wird das bestehende MeerKAT-Observatorium durch die Integration von 20 weiteren Parabolantennen maßgeblich verbessert. Diese Erweiterung wird von SARAO und MPG gemeinsam finanziert. MeerKAT umfasst zur Zeit 64 Parabolantennen. Diese Zahl wird durch MK+ auf 84 vergrößert. Wichtig dabei ist, dass durch die Erweiterung auch der maximale Abstand zwischen den Antennen von 8 auf 17 Kilometer heraufgesetzt wird. Dadurch wird sowohl die Empfindlichkeit des Teleskops für schwache Quellen als auch seine Fähigkeit zur Darstellung detaillierterer Radiobilder vergrößert. Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Computer für die Datenanalyse werden mit der Erweiterung um einen Faktor zehn ansteigen.

Die südafrikanischen Partner sind verantwortlich für die Errichtung der Infrastruktur vor Ort, für einen Teil der Empfangssysteme und deren Kühlung sowie die Geräte für die Datenanalyse, während von den deutschen Partnern die neuen Teleskopantennen im Design der Parabolspiegel für das Square Kilometre Array zur Verfügung gestellt werden, weiterhin Instrumentierung in Form von Empfängern und Systemen für Datenaufnahme und Datenverarbeitung für MK+. Beide Partnerländer beteiligen sich mit jeweils 20 Millionen Euro (bzw. 400 Millionen Rand) an dem Projekt.

Deutsche Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen stellen einen wesentlichen Anteil am Industrialisierungsprogramm für den südafrikanischen Teil des Square Kilometre Array (SKA-MID) und sind in maßgeblicher Weise an den laufenden Designaktivitäten beteiligt. Im Konsortium für Entwurf und Fertigung der SKA-Antennen spielen beide eine Schlüsselrolle und sind zusammen mit internationalen Partnern für den Entwurf der Parabolantennen verantwortlich, die den mittleren Frequenzbereich des SKA abdecken. In diesem Rahmen hat die Max-Planck-Gesellschaft bereits den Bau einer Referenzantenne veranlasst (den "SKA-Max-Planck-Dish-Demonstrator"), die zur Zeit von einem südafrikanischen Team vor Ort in der Karoo-Region auf die nötigen Anforderungen hin getestet wird.

Dr. Molapo Qhobela, der Vorsitzende der National Research Foundation in Südafrika, erwartet, dass die MeerKAT-Erweiterung ein deutlich leistungsfähigeres Teleskop zur Untersuchung der Entstehung und Entwicklung von Galaxien im Verlauf der Geschichte des Universums darstellen wird: "Die Erweiterung von MeerKAT vergrößert die Empfindlichkeit der Empfangssysteme um ca. 50 Prozent, dadurch wird eine wesentlich schnellere Kartierung des Himmels möglich und der Nachweis von extrem schwachen astronomischen Quellen."

Die 20 zusätzlichen Parabolantennen des MK+-Projekts werden voraussichtlich zu einem späteren Zeitpunkt auch in die erste Phase für das "Square Kilometre Array" integriert und werden einen Teil des insgesamt 197 Antennen umfassenden SKA-MID darstellen. Das MK+-Projekt wurde im Jahr 2019 im Rahmen einer gründlichen wissenschaftlichen Bewertung und technischen Planung gestartet. Die wesentlichen Ausschreibungen für die Erweiterung sind auf dem Weg und erste Aktivitäten zum Aufbau vor Ort sind für Mitte 2021 vorgesehen. Die weiteren Schritte bis hin zur Vollendung und wissenschaftlichen Inbetriebnahme sollten bis 2023 abgeschlossen sein.

"Ich bin davon beeindruckt, was bis jetzt schon mit dem MeerKAT-Teleskop erreicht wurde und wir sind stolz darauf, mit unseren südafrikanischen Partnern bei der Erweiterung des Teleskops zu kooperieren", so Prof. Martin Stratmann, der Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, der den Standort von MeerKAT in Südafrika im Januar 2020 besucht hat. "Das muss man wirklich selbst erlebt haben – es ist ein sehr eindrucksvoller Anblick!"