Archivierter Artikel vom 12.05.2021, 06:30 Uhr
Effelsberg

Der Lauscher in der Eifel bleibt auf Empfang: 50 Jahre Radioteleskop Effelsberg

Wer tief ins All blicken möchte, muss erst einmal tief in die Eifel hineinfahren. Der Weg zu dem Aussichtspunkt in die Tiefen des Universums ist weit, und die Straßen sind eng. Bei Gegenverkehr kann man nicht immer ausweichen und muss gelegentlich rückwärts rangieren. Irgendwann kommt man trotzdem an: am Besucherparkplatz nahe dem Zwergplaneten Pluto. Dessen Infotafel markiert den Start des Planetenwegs, einer von vier Wanderwegen, die zum Teil auch auf rheinland-pfälzisches Gebiet führen.

Von Jochen Magnus

Das Radioteleskop Effelsberg

Jochen Magnus

Das Radioteleskop Effelsberg

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Der Kontrollraum des Teleskops.

Jochen Magnus

Dr. Reinhard Keller ist für die Messtechnik verantwortlich. Hier kalibriert er das Teleskop, ein Vogang, der mehrmals täglich wiederholt wird.

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Das Radioteleskop Effelsberg

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50 Meter abwärts.

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Dr. Norbert Junkes ist für die Öffentlchkeitsarbeit des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn verantwortlich. Das Institut betreibt das Teleskop.

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Schräge Wege – je nach Kippwinkel des Teleskops.

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Stopp! Der Weg (oben links im Bild) ist nur bei einem bestimmten Kippwinkel der Teleskopschüssel zugänglich. Dann wird auch die Ampel grün…

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Blick auf den Schienenkranz, auf dem das Teleskop mehr als eine volle Umdrehung geschwenkt werden kann.

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Blick ins Eifeltal.

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Mitten durch das Tal verläuft die Landesgrenze zwischen Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz. Hier sind Hunderte unscheinbarer Antennen des LOFAR-Teleskops, das höhere Frequenzen lauscht, als das Großteleskop, aufgebaut. LOFAR arbeitet mit vielen weiteren solchen Einrichtungen in ganz Europa zusammen.

Jochen Magnus

Der Besucherpavillion im Vordergrund.

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Das Radioteleskop Effelsberg

Jochen Magnus

Das Radioteleskop im Bau, ca. 1970.

MPIfR

Das Radioteleskop im Bau, ca. 1970.

MPIfR

1972 war das große Teleskop Schauplatz einer Folge der Science Fiction-Serie „Alpha Alpha“ mit dem damals bekannten Schauspieler Karl-Michael Vogler in der Hauptrolle (hier nicht im Bild). In der Fiktion erfanden Astronomen eine Bedrohung durch Außerirdische, um die irdischen Supermächte zur Zusammenarbeit zu bewegen. Die Folge hieß: „Der Weltfriede“ und ist auf Youtube zu finden.

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Auf dem Planetenweg geht es knapp 800 Meter zu Fuß weiter, an den fünf äußeren Planeten vorbei, bis man – 19 Meter vor dem Ziel – die Erde erreicht, kurz darauf die inneren Planeten Venus und Merkur passiert und schließlich an der Sonne ankommt. Ihre Erklärtafel ist nahe dem Radioteleskop Effelsberg angebracht. Bevor sich die Wanderer mit diesem astronomischen Großinstrument beschäftigen, sollen sie erst einmal ein Gefühl für die kosmischen Maßstäbe bekommen, die damit beobachtet werden. Das ist der didaktische Anspruch des Betreibers, des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR), das seinen Sitz im nahen Bonn hat.

Weltweit längster astronomischer Weg – Weiter geht's auf dem Mond

Verstärkt wird der Eindruck monströser Entfernungen im All durch eine gedachte Verlängerung des Planetenwegs: Sirius, hellster Stern am Nachthimmel, ist mit einer Entfernung von 8,6 Lichtjahren ein kosmischer Nachbar unserer Sonne. Im Maßstab des Planetenwegs – 1:7,7 Milliarden – entspricht das 11.000 Kilometern. Das ist ziemlich genau die Entfernung zwischen Effelsberg und dem Radioteleskop Apex hoch in der Atacama-Wüste in Chile, an dem das MPIfR maßgeblich beteiligt ist. Damit wird der Planetenweg theoretisch zum längsten astronomischen Wanderweg der Welt. Eine noch umfänglichere Erweiterung wäre es, so schlägt Norbert Junkes, Öffentlichkeitsarbeiter des MPIfR, vor, auch die nächsthellsten Sterne am Himmel, Canopus und Alpha Centauri, dem Weg anzufügen. Maßstabsgetreu käme dann die Hinweistafel zu Alpha Centauri, mit „nur“ 4,3 Lichtjahren Entfernung der nächstgelegene Stern, nach Halifax in Kanada. Das wäre sicherlich zu organisieren, doch die Hinweistafel für Canopus (310 Lichtjahre) müsste schon auf dem Mond aufgestellt werden. Da kann nur die Nasa helfen, die dort bald wieder landen möchte. Doch zum 50. Geburtstag des Radioteleskops wird sie das nicht mehr schaffen, denn heute schon wird gefeiert.

„Neben den drei Dimensionen des Raumes – Länge, Breite und Höhe – gibt es noch eine vierte Dimension: die Zeit. Zum Jubiläum des Radioteleskops eröffnen wir nun auch einen Zeitreiseweg“, kündigt Junkes an. 100 Meter dieses neuen Wegs entsprechen einem Jahr in der Geschichte des Radioteleskops, so der Astronom.

Das vollbewegliche Radioteleskop ist eines der beiden größten der Welt.
Das vollbewegliche Radioteleskop ist eines der beiden größten der Welt.
Foto: Jochen Magnus

Die erste Station zeigt die Einweihung des Radioteleskops nach einer rund dreijährigen Bauzeit am 12. Mai 1971. Doch schon ein paar Tage vorher war die erste erfolgreiche Messung durchgeführt worden: Der Überrest einer Supernova-Explosion konnte beobachtet werden. Die erste Beobachtung mit einem neuen Teleskop nennen Astronomen traditionell „First Light“, also erstes Licht. Doch wieso Licht? Das Teleskop empfängt doch Radiowellen, man könnte die Sterne also bestenfalls hören und nicht sehen?

Tatsächlich finden bei modernen Großteleskopen, auch bei optischen, immer Computerberechnungen statt, die erst spektakuläre Bilder entstehen lassen. Radiowellen sind wie Licht auch elektromagnetische Wellen, allerdings schwingen sie viel langsamer, und somit ist ihre Wellenlänge wesentlich höher: beides ungefähr um den Faktor 10.000. Im Gegensatz zum sichtbaren Licht werden Radiowellen aber nur zum kleinen Teil von den interstellaren Staub- und Nebelwolken sowie unserer Atmosphäre absorbiert. Das öffnet ein Fenster für Beobachtungen vom Erdboden aus bis weit ins Universum hinein. Weil auch Licht nur mit einer „zulässigen Höchstgeschwindigkeit“ von 300.000 Kilometern pro Sekunde reisen kann, ist der Blick über Milliarden Lichtjahre Entfernung gleichzeitig auch einer über Milliarden Jahre in die kosmische Vergangenheit.

Doch zurück auf den Zeitreiseweg und damit zur Geschichte des Teleskops. Als es vor 50 Jahren in Betrieb ging, war es mit seiner 100 Meter durchmessenden „Schüssel“ das größte voll bewegliche Radioteleskop der Welt. 29 Jahre lang behielt es diesen Ehrentitel, bis im Jahr 2000 die USA in Green Bank im Bundesstaat West Virginia ein noch etwas größeres in Betrieb nahmen: Von ovaler Form, misst es 100 mal 110 Meter. Aber es ist eher ein Partner des Effelsberger Teleskops als ein Konkurrent. Denn beide Teleskope – sowie viele andere – werden oft zusammengeschaltet. VLBI (Very Long Baseline Interferometry) heißt dieses Verfahren, das es erlaubt, bei hell strahlenden Radioquellen die Bildauflösung erheblich zu steigern. Rund um den Globus können die Beobachtungsinstrumente zu einem Teleskop so groß wie die Erde kombiniert werden. Auch hier sind Computerberechnungen nötig, um die Signale der einzelnen Teleskope – jedes mit einer hochpräzisen Zeitmarke versehen – zu einem Bild zusammenzurechnen. Die dritte Station des Zeitreisewegs in Effelsberg weist auf die frühen VLBI-Versuche 1973 hin.

100 Meter weiter, entsprechend ein Jahr später, erzählt eine Infotafel des Wanderwegs von einem spektakulären Ereignis der Raumfahrt: 1974 wurde das Radioteleskop Effelsberg sechs Monate lang tagsüber als Empfangsstation für die Sonnensonde „Helios“, das erste große Projekt der deutschen Raumfahrt, genutzt.

Auf dem Weg in die Gegenwart tauchen weitere Meilensteine der astronomischen Forschung auf: 1977 konnte erstmals Wasser in einer anderen Galaxie in Millionen Lichtjahren Entfernung nachgewiesen werden, 1982 entstand in Zusammenarbeit mit weiteren Teleskopen die genauste Karte der Radiostrahlung des gesamten Himmels, 1983 wurde ein „kosmisches Thermometer“ zur Temperaturbestimmung von Molekülwolken in vielen Lichtjahren Entfernung erfunden, und nach weiteren Entdeckungen wurde zur „Halbzeit“, 1996, schließlich anstrengende Bodenarbeit nötig: Die komplette Laufschiene des Teleskops, ein Schienenkreis von 64 Meter Durchmesser, musste erneuert werden. Dafür wurde das 3200 Tonnen schwere Gerät aufgebockt. 2006 war ein weiteres Großprojekt fällig, und das Radioteleskop erhielt ein Tuning: Der Subreflektor an seiner Spitze, der die Radiostrahlung der großen Schüssel reflektiert und für die Empfänger bündelt, wurde gegen einen verbesserten Spiegel ausgetauscht.

Erdumspannende Kooperation von Teleskopen sorgt für Auslastung

Und weitere Messerfolge werden auf dem Weg erwandert: die Entdeckung einer Sternleiche, die sich viele Hundert Mal pro Sekunde um ihre eigene Achse dreht (ein Millisekunden-Pulsar), ein Neutronenstern mit extremem Magnetfeld, ein sogenannter Magnetar, in direkter Nachbarschaft des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße. Das ist nicht einfach nur ein kosmischer Exot, sondern auch einer von vielen Prüfsteinen für Einsteins Relativitätstheorie, die auch hier Bestnoten erhielt.

2017 erzielte Effelsberg zusammen mit einem Netzwerk anderer Radioteleskope mit elf Millionstel Bogensekunden die bisher höchste Winkelauflösung überhaupt in der Astronomie. Solche präzisen Aufnahmen sind auch nötig, um – wiederum in Kooperation mit anderen Teleskopen – Details im Inneren von Galaxien ausmachen zu können. An der Grenze seiner konstruktiven Möglichkeiten, bei einer Wellenlänge von 3,5 Millimetern, können das Eifelteleskop und seine Geschwister sogar die Jets, das sind fast lichtschnelle Materieausströmungen aus den Polen Schwarzer Löcher, nachweisen.

Damit ist der Wanderer am Ziel angekommen, hat auf fünf Kilometern 50 Jahre Teleskopgeschichte kennengelernt. Doch das Radioteleskop selbst ist noch lange nicht am Ziel. „Bei guter Pflege kann es weitere 50 Jahre überdauern“, meint Reinhard Keller, der für die Messtechnik zuständig ist. Schließlich würde die gesamte Ausrüstung ständig gewartet und erneuert. „Wir sind immer noch überbucht“, freut sich der Cheftechniker. So sehr, dass er sogar um seine Wartungszeit „kämpfen“ muss. Jochen Magnus

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1972 war das große Teleskop Schauplatz einer Folge des Science Fiction-Serie „Alpha Alpha“ mit dem damals bekannten Schauspieler Karl-Michael Vogler in der Hauptrolle (hier nicht im Bild). In der Fiktion erfanden Astronomen eine Bedrohung durch Außerirdische, um – in der Zeit des Kalten Krieges – die irdischen Supermächte zur Zusammenarbeit zu bewegen. Die Folge hieß: „Der Weltfriede“ und ist auf Youtube zu finden.

Homepage des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie

Die Grillhütte am Ende des Universums – galaktisch gute Wanderwege

Der menschliche Verstand reicht bei Weitem nicht aus, um sich kosmische Dimensionen wirklich vorstellen zu können. Daher genügt ein Planetenweg nicht, um die Größenverhältnisse einordnen zu können. Denn schon das nächstgelegene Sternsystem, Alpha Centauri, wäre im Maßstab des Planetenwegs, der sich nur mit unserem Sonnensystem beschäftigt, 5300 Kilometer entfernt. Es muss also ein weiterer Weg beschritten werden, um die Größenordnung jenseits unseres Sonnensystems, also die interstellaren Entfernungen in unserer Galaxie, Milchstraße genannt, verständlich zu machen.

Tatsächlich gibt es sogar zwei weitere Wanderwege im Angebot des Max-Planck-Instituts: Der eine, der Milchstraßenweg, führt über eine Gesamtstrecke von vier Kilometern. Im Maßstab von 1:100 Billiarden (eine Zahl mit 17 Nullen) entspricht das einer Strecke von 40.000 Lichtjahren. Sie umfasst insgesamt 18 Stationen von den Außenbereichen der Milchstraße über die Sonne selbst bis hin zum Galaktischen Zentrum, das 25.000 Lichtjahre von uns entfernt ist. Man schreitet am farbigen Krabbennebel vorbei, am Orionnebel, der bereits mit bloßem Auge am Nachthimmel zu sehen ist, am ebenfalls gut sichtbaren Siebengestirn Plejaden und begegnet natürlich auch dem Stern Sirius, der nach dem Maßstab des Planetenwegs schon auf dem Mond wäre, und passiert schließlich, nicht mal einen Meter hinter Sirius, die Erde.

Der Besucherpavillion im Vordergrund.
Der Besucherpavillion im Vordergrund.

Zeit für eine Rast, denn nun ist fast der halbe Weg ins galaktische Zentrum geschafft. In diese Richtung liegt der Stern Sirius (dessen Planetenweg-Hinweistafel an einem Radioteleskop in Chile 11.000 Kilometer entfernt angebracht wurde) nur einen knappen Meter weiter und die am Himmel hell leuchtende Wega 2,5 Meter dahinter. Das ganze Sonnensystem mitsamt dem kleinen Pluto, der auf dem Planetenweg immerhin fast 800 Meter vom Wanderziel, der Sonne, entfernt liegt, wäre in diesem Maßstab nur so groß wie ein Virus: 60 Nanometer (0,00000006 Meter). Geht man den Milchstraßenweg weiter, ist das Ziel, das Zentrum der Milchstraße mit ihrem Schwarzen Loch, Sagittarius A Stern genannt, einen Kilometer später erreicht.

Wollte man dagegen die nächstgelegene Galaxie Andromeda, die Nachbarin unserer Milchstraße, besuchen, müsste man 250 Kilometer weiter laufen. Andromedas Infotafel ist tatsächlich am Haupteingang des Hauses der Astronomie auf dem Königstuhl bei Heidelberg angebracht worden. Es ist also ein weiterer intergalaktischer Maßstab nötig!

Der Galaxienweg ist 2,6 Kilometer lang, doch im Maßstab 1:50 Trilliarden. Diese Zahl mit 22 Nullen erinnert schon ein wenig an Dagobert Ducks „Phantastrilliarden“ und ist doch ernst gemeint und notwendig. Immerhin erwandert man sich nun Objekte bis zum Rand des Universums, deren Licht Abermillionen oder gar etliche Milliarden Jahre lang zu uns unterwegs war. Andromeda, unsere Milchstraßennachbarin, ist nun nicht mehr 250 Kilometer – wie auf dem Milchstraßenweg – sondern weniger als einen halben Meter von uns entfernt.

Auf dem Weg zum Rand des Universums passiert der Wanderer unvorstellbar große Quasare, das sind sehr aktive, „supermassive“ Schwarze Löcher von vielen Milliarden Sonnenmassen. Von der letzten Station, einer Galaxie, deren Licht 13 Milliarden Jahre zu uns benötigte, also ebenso alt ist, würden nur weitere 170 Meter zum Urknall, zur Geburt des Universums, führen.

Wem das zu heiß ist, bleibt lieber am Ziel des Wanderwegs und erholt sich dort in der Martinshütte der Gemeinde Kirchsahr. Auch genannt die „Grillhütte am Ende des Universums“. Jochen Magnus

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