Europäische und US-amerikanische Radioastronomen haben eine neue Art der Beobachtung des Universums demonstriert - über das Internet!
Mithilfe modernster Technologie ist es den Forschern gelungen, einen entfernten Stern zu beobachten, indem sie mithilfe der weltweiten Forschungsnetzwerke ein riesiges virtuelles Teleskop erstellt haben. Der Prozess hat es ihnen ermöglicht, das Objekt mit beispiellosen Details in Echtzeit abzubilden. etwas, was noch vor wenigen Jahren unmöglich gewesen wäre. Der für diese bemerkenswerte Demonstration ausgewählte Stern namens IRC + 10420 ist einer der ungewöhnlichsten am Himmel. Umgeben von staubigen Gaswolken und stark in Radiowellen emittierend, befindet sich das Objekt am Ende seines Lebens in Richtung einer katastrophalen Explosion, die als „Supernova“ bekannt ist.
Diese neuen Beobachtungen geben einen spannenden Einblick in die Zukunft der Radioastronomie. Mithilfe von Forschungsnetzwerken können Radioastronomen nicht nur tiefer in das ferne Universum sehen, sondern auch unvorhersehbare, vorübergehende Ereignisse zuverlässig und schnell erfassen.
Astronomen versuchen immer, die Auflösung ihrer Teleskope zu maximieren. Die Auflösung ist ein Maß für die Detailgenauigkeit, die ausgewählt werden kann. Je größer das Teleskop, desto besser die Auflösung. VLBI (oder Very Long Baseline Interferometry) ist eine Technik, mit der Radioastronomen den Himmel bis ins kleinste Detail abbilden. Anstatt eine einzige Funkschüssel zu verwenden, werden Arrays von Teleskopen über ganze Länder oder sogar Kontinente hinweg miteinander verbunden. Wenn die Signale in einem speziellen Computer kombiniert werden, hat das resultierende Bild eine Auflösung, die der eines Teleskops entspricht, das so groß ist wie der maximale Antennenabstand.
In der Vergangenheit wurde die VLBI-Technik stark behindert, da die Daten auf Band aufgezeichnet und dann zur Analyse an eine zentrale Verarbeitungsanlage gesendet werden mussten. Folglich konnten Radioastronomen den Erfolg ihrer Bemühungen erst viele Wochen, sogar Monate nach den Beobachtungen beurteilen. Die Lösung, die Teleskope in Echtzeit elektronisch zu verbinden, ermöglicht es Astronomen, die Daten sofort zu analysieren. Die Technik, die natürlich als e-VLBI bezeichnet wird, ist erst jetzt möglich, da die Netzwerkkonnektivität mit hoher Bandbreite Realität ist.
Die jüngsten 20-stündigen Beobachtungen, die am 22. September mit dem European VLBI Network (EVN) durchgeführt wurden, betrafen Radioteleskope in Großbritannien, Schweden, den Niederlanden, Polen und Puerto Rico. Der maximale Abstand der Antennen betrug 8200 km, was eine Auflösung von mindestens 20 Millisekunden (mas) ergibt; Dies ist ungefähr fünfmal besser als das Hubble-Weltraumteleskop (HST). Diese Detailgenauigkeit entspricht der Auswahl eines kleinen Gebäudes auf der Mondoberfläche! Der Einbau der Antenne in Arecibo in Puerto Rico erhöhte auch die Empfindlichkeit des Teleskoparrays um den Faktor 10. Trotzdem war das Signal des entfernten Sterns bei einer Frequenz von 1612 MHz mehr als eine Milliarde Mal schwächer als ein typisches Mobiltelefon!
Jedes Teleskop war mit dem Nationalen Forschungs- und Bildungsnetzwerk (NREN) seines Landes verbunden, und die Daten wurden mit 32 Mbit / s pro Teleskop über GEANT, das gesamteuropäische Forschungsnetzwerk, an SURFnet, das niederländische Netzwerk, weitergeleitet. Die Daten wurden dann an das Gemeinsame Institut für VLBI in Europa (JIVE) geliefert, die zentrale Verarbeitungsanlage für die EVN in den Niederlanden. Dort wurden die 9 Terabit Daten in Echtzeit in einen speziellen Supercomputer eingespeist, der als „Korrelator“ bezeichnet wird, und kombiniert. Dieselben Forschungsnetzwerke wurden dann verwendet, um das endgültige Datenprodukt direkt an die Astronomen zu liefern, die das Bild bildeten. Bis die von GEANT bereitgestellte Netzwerkinfrastruktur verfügbar wurde, konnten Astronomen die für e-VLBI erforderlichen Datenmengen nicht über das Internet übertragen. Im wahrsten Sinne des Wortes verhält sich das Internet selbst wie ein Teleskop und erfüllt die gleiche Aufgabe wie die gekrümmten Oberflächen der einzelnen Radiogeräte. Dai Davies, General Manager von DANTE, der GEANT betreibt, sagte: „e-VLBI, das auf interkontinentaler Basis erfolgreich durchgeführt wurde, zeigt auf klarste Weise, wie wichtig Datenkommunikationsnetze für die moderne Wissenschaft sind. Die Vernetzung der Forschung ist für diese neue Radioastronomietechnik von grundlegender Bedeutung, und es ist in der Tat sehr befriedigend zu sehen, welche Vorteile sich daraus ergeben. “
Obwohl die wissenschaftlichen Ziele des Experiments bescheiden waren, eröffnen diese e-VLBI-Beobachtungen von IRC + 10420 die Möglichkeit, die Strukturen astrophysikalischer Objekte zu beobachten, wenn sie sich ändern. IRC + 10420 ist ein Überriesenstern im Sternbild Aquila. Es hat eine Masse, die ungefähr zehnmal so groß ist wie die unserer eigenen Sonne und ungefähr 15.000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Als eine der hellsten Infrarotquellen am Himmel ist sie von einer dicken Staub- und Gasschale umgeben, die jedes Jahr mit einer Geschwindigkeit von etwa dem 200-fachen der Erdmasse aus der Oberfläche des Sterns ausgestoßen wird. Radioastronomen können den Staub und das Gas um IRC + 10420 abbilden, da sich eines der Komponentenmoleküle, Hydroxyl (OH), durch eine starke Maser-Emission zeigt. Im Wesentlichen sehen die Astronomen Gasklumpen, bei denen die Funkemission durch besondere Bedingungen stark verstärkt wird. Mit dem von e-VLBI bereitgestellten Zoomobjektiv können Astronomen detailgetreue Bilder erstellen und die Gasklumpen beobachten, die Geburt und den Tod von Masern in Zeiträumen von Wochen bis Monaten beobachten und die sich ändernden Magnetfelder untersuchen, die die Schale durchdringen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Gas mit etwa 40 km / s bewegt und vor etwa 900 Jahren aus dem Stern ausgestoßen wurde. Prof. Phil Diamond, einer der Forscher am Jodrell Bank Observatory (UK), erklärte: "Das Material, das wir auf diesem Bild sehen, hat die Oberfläche des Sterns etwa zur Zeit der normannischen Eroberung Englands verlassen."
Es wird angenommen, dass sich IRC + 10420 gegen Ende seines Lebens schnell entwickelt. Irgendwann, vielleicht in Tausenden von Jahren, vielleicht morgen, wird erwartet, dass sich der Stern in einem der energiereichsten Phänomene, die im Universum bekannt sind, auseinander sprengt - einer „Supernova“. Die resultierende Materialwolke wird schließlich eine neue Generation von Sternen und Planetensystemen bilden. Radioastronomen sind jetzt bereit, mit der unglaublichen Kraft von e-VLBI die Details zu erfassen und die physikalischen Prozesse zu untersuchen, die für die Struktur unserer Galaxie und für das Leben selbst so wichtig sind.
Die aufstrebende Technologie von e-VLBI wird die Radioastronomie revolutionieren. Mit zunehmender Netzwerkbandbreite steigt auch die Empfindlichkeit von e-VLBI-Arrays, sodass klarere Ansichten der am weitesten entfernten und schwächsten Regionen des Weltraums möglich sind. Dr. Mike Garrett, JIVE-Direktor, kommentierte: „Diese Ergebnisse geben einen Einblick in das enorme Potenzial von e-VLBI. Der rasche Fortschritt in globalen Kommunikationsnetzen dürfte es uns ermöglichen, die größten Radioteleskope der Welt in den nächsten Jahren mit einer Geschwindigkeit von mehr als zehn Gigabit pro Sekunde miteinander zu verbinden. Die Todeskämpfe der ersten massiven Sterne im Universum, die aus den zentralen Schwarzen Löchern der ersten Galaxien austretenden Materiestrahlen, werden in exquisiten Details enthüllt. “
Ursprüngliche Quelle: Jodrell Bank Pressemitteilung
