LOFAR

Antennenprototypen

LOFAR (Abkürzung für Low Frequency Array) ist ein sogenanntes Radiointerferometer, d.h. ein Teleskop, mit dem man Radiowellen mit vielen Einzelantennen misst und zu einem Signal kombiniert. Die detektierbaren Frequenzbereiche umfassen 20-80 MHz und 110-240 MHz.

Es handelt sich dabei um ein Gemeinschaftsprojekt der niederländischen astronomischen Organisation ASTRON, den Universitäten Amsterdam, Groningen, Leiden und Nimwegen sowie einer deutschen Beteiligung, bestehend aus 10 Instituten, die sich im Long Wavelength Consortium (GLOW) zusammengeschlossen haben. Dazu gehören das Astrophysikalische Institut Potsdam (AIP) mit dem OSRA, das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, das Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) in Garching und die Thüringer Landessternwarte in Tautenburg.

Die Einzelteleskope sollen an verschiedenen Orten in den Niederlanden, Deutschland und weiteren europäischen Ländern (Frankreich, Grossbritannien, Schweden, Polen) aufgestellt werden. Im Falle des LOFAR sind die Einzelantennen sehr einfach gebaute Drahtpyramiden und weniger als mannshoch - im Gegensatz zu früheren Interferometern wie dem Very Large Array und dem VLBI, bei denen die Einzelkomponenten große Parabolantennen sind.

Die geringen Kosten der Antennen machen es möglich, eine große Anzahl von ihnen bereit zu stellen. Geplant sind rund 10000 Antennen in der Endausbaustufe. Die Sammelfläche des kompletten Netzwerks soll etwa 0,5 Quadratkilometer betragen, bei einer Ausdehnung von mehr als 1000 Kilometern. Die erste niederländische Station arbeitet seit 2006 bei Exloo in der Provinz Drenthe, weitere 36 Stationen mit einer Sammelfläche von insgesamt 30.000 m² folgen 2008 und 2009. Die erste deutsche Station wurde im November 2007 neben dem 100m Radioteleskop Effelsberg in Betrieb genommen. Weitere Stationen in Unterweilenbach/Garching, Bornim/Potsdam und in Tautenburg folgen im Laufe des Jahres 2008. Das BMBF hat die Förderung einer fünften deutschen Station in Jülich zugesagt.

Der wesentliche Faktor, der die Leistungsfähigkeit der Anlage bestimmen wird, ist ein Zentralrechner (IBM Blue Gene-supercomputer) im Rechenzentrum der Universität Groningen (Niederlande), der die Einzelsignale der verschiedenen Antennen miteinander verrechnet, und ein sehr schnelles Datenkommunikationsnetzwerk (Wide Area Network - WAN). Für die Übertragung von den Antennen zum Zentralrechner werden für 2009 Datenübertragungsraten von bis zu 37 Terabit/s angestrebt. Für die erste deutsche Station in Effelsberg wurde eine eigene Glasfaserleitung mit 10 Gigabit/s zum Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn gelegt. Von dort werden die Daten über das deutsche Forschungsnetz DFN zum Forschungszentrum Jülich und von dort über das niederländische SURFNET zum zentralen Großrechner Blue Gene/P an der Universität Groningen geleitet.

Die wissenschaftlichen Ziele von LOFAR wurden in 6 internationalen "Key Science" Projekten entwickelt, die von niederländischen, deutschen und britischen Instituten geleitet werden. Es soll nach Signalen aus der "Epoche der Re-Ionisation" aus der Zeit rund 1 Milliarde nach dem Urknall bei Frequenzen zwischen 110 und 200 MHz gesucht werden. Kataloge von Radioquellen bei 5 Frequenzen sollen erstellt werden. Weitere Objekte sind Pulsare und Radiosignale von Teilchen der Kosmischen Strahlung, die in die Erdatmosphäre eindringen. Das MPIfR Bonn leitet ein "Key Science" Projekt zum Studium kosmischer Magnetfelder. Das Astrophysikalische Institut Potsdam hat die Leitung des Key Science Projektes zur Messung der Radiostrahlung der Sonne übernommen.

Neben physikalischen Erkenntnissen über Galaxien, Quasare und der Materie aus der frühesten Zeit des Universums versprechen sich die Betreiber Erkenntnisse darüber, wie ein zukünftiges, leistungsfähigeres Internet beschaffen sein sollte. Außerdem ist LOFAR ein Vorläuferteleskop des geplanten Square Kilometre Array (SKA), ein Radioteleskop mit einem Quadratkilometer Sammelfläche, das ab 2012 als weltweites Gemeinschaftsprojekt in Australien oder Südafrika gebaut werden und von etwa 70 MHz bis mindestens 10 GHz arbeiten soll.

Das Array soll auch für andere Zwecke benutzt werden. Es ist geplant, die Antennen mit Windsensoren auszustatten. Mit den gewonnenen Daten könnten dann sehr präzise Windvorhersagen getroffen werden. Dies kann z. B. sehr wichtig für Windparks etc. werden. Weiterhin können an den Antennen seismische Sensoren angeschlossen werden, so dass auch sehr exakte Messungen seismischer Aktivität möglich sind.

Die erste deutsche LOFAR-Station bei Bad Münstereifel - Effelsberg mit einem Durchmesser von 60 Metern, bestehend aus 96 Dipol-Antennen (Vordergrund). Im Hintergrund ist das 100m Radioteleskop Effelsberg zu sehen. Beide Instrumente werden vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn betrieben.

Weblinks

• LOFAR
• LOFAR in Deutschland
• LOFAR-Station Effelsberg
• LOFAR Astrophysikalisches Institut Potsdam
• LOFAR MPA Garching
• SKA

Literatur

• R. Beck, W. Reich: LOFAR: Startschuss für deutsche Stationen. In: Sterne und Weltraum 9/2006, Spektrum Verlag, ISSN 0039-1263
• R. Beck: Das Square Kilometre Array. In: Sterne und Weltraum 9/2006, Spektrum Verlag, ISSN 0039-1263 *[1]
• H. Falcke, R. Beck: Per Software zu den Sternen. In:Spektrum der Wissenschaft 7/2008, Spektrum Verlag *[2]