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Forschungsgebiete in unserer Galaxis
Das SRT wird sicherlich im "single dish mode" - also im Einsatz als Einzelantenne von grosser
Bedeutung für verschiedene Forschungsgebiete der Radioastronomie und Raumfahrt sein. Da es über
sogenannte "multi beam receiver" verfügt, sind über weite Himmelsbereiche systematische Beobachtungen
im Radiokontinuum- und Spektralbereich durchführbar und bei sehr hoher Auflösung möglich. Das
SRT erschliesst mit seiner Empfangsbandbreite spektroskopisch das galaktische und intergalaktische
interstellare Medium und seine molekulare Zusammensetzung. Besonders interessant ist hierbei die
Frequenz der 12CO - Moleküle bei 115 GHz , welcher derzeit eine fundamentale Rolle im Studium der
Chemie unseres Universums zukommt.
Quellen dieser Art sind die sogenannten "radio emitting stars". Die von ihnen ausgehende Strahlung
ist oft sehr schwach und mit den vorhandenen Instrumenten in Italien bisher nicht ausreichend
beobachtbar. Es handelt sich dabei meistens um sehr kompakte Objekte: Schwarze Löcher, Neuronen
Sterne und aktive Doppelsterne. Radio-Emissionen der "active binaries", wie untersuchte Doppelstern-
Systeme auch genannt werden, weisen auf synchronisierte Rotation der Sternen-Paare hin sowie einen
magnetischen Dynamoeffekt der die Abstrahlung verstärkt. Dabei erreichen diese Erscheinungen das
tausend- oder millionenfache an Intensität der Emissionen wie wir sie an der eigenen Sonne
beobachten. Hier wird das SRT mit seiner grossen Empfindlichkeit und Ausrüstung von Mehrfachwellenlängen-
Empfängern einen entscheidenden Beitrag zu neuen Forschungsergebnissen leisten. Denn die Feinanlyse
der beobachteten Spektren von kompakten Objekten lässt dann auch Rückschlüsse auf die zeitliche
Ausbreitung der Strahlung ab dem Eintreten von Ereignissen erkennen.
Aber nicht nur kompakte stellare Objekte sind für die Forschung mit dem SRT von Bedeutung. Mehr
und mehr haben in den letzten Jahren auch radioastronomische Beobachtungen von Riesensternen und
der sie umgebenden Zone, dem "circumstellar envelope" an Interesse gewonnen. Obwohl der Energie-
und Materieabstrahlung dieser Giganten eine Schlüsselrolle bei der chemischen Anreicherung des
galaktischen Mediums zukommt, gibt es erst wenige Erkenntnisse über die Sonnenwinde und Materiewolken
dieser Sternenklasse. Das SRT wird in Zukunft besonders zur Beobachtung der Spektrallinien von OH,
H2O und SiO (Wasserstoffoxyd, Wasser und Siliziumoxyd) bei verschiedenen Supergiganten eingesetzt
werden. Besonders die SiO-Linie im Frequenzbereich von 43 - 86 GHz wird noch genauere Rückschlüsse
auf die unmittelbare Umgebung der Sternenoberfläche geben.
Ein weiteres wesentliches Forschungsgebiet bildet die Beobachtung von Pulsaren. Hierbei spielen
systematische Durchmusterungen nach lichtschwachen Objekten eine besondere Rolle, da somit die wahre
Verteilung von Pulsaren in unserer Galaxis festgestellt werden kann. Mit vorhandenen Teleskopen werden
in der Regel zunächst die näher zu uns liegenden rotierenden Neutronen Sterne erfasst. Dies lässt aber
keine sicheren Erkenntnisse über deren Population in der räumlichen Tiefe zu, eine Information, die
zum Verständnis der Entwicklungsstadien dieser massiven stellaren Objekte von wesentlicher Bedeutung ist.
Auf der Südhalbkugel, wurden mit dem australischen 64 Meter Parkes Teleskop hier in kurzer Zeit schon
beeindruckende Ergebnisse erzielt: 100 neue Objekte, manche mit Umdrehungsperioden im Millisekundenbereich.
Mit dem SRT werden auf Grund seiner grösseren Empfindlichkeit noch weit bessere Ergebnisse in der
nördlichen Hämisphere erzielbar sein.
Pulsare liefern zudem auch wertvolle Erkenntnisse für das "Impulse Timing Project", eine Initiative
verschiedener Radioteleskope in Europa. Hier geht es um sehr präzise Messungen der Impuls-Ankunftszeit
auf der Erde und damit um Beobachtungsdaten, die bei der Klärung von Fragen zur Allgemeinen
Relativitätstheorie, dem frühen Universum und der Elementarteilchen Physik eine wichtige Rolle
spielen.
Mit keiner anderen Instrumentenart ist die Beobachtung von molekularen Gaswolken in unserer Galaxis so
effektiv wie mit dem Radiotelekop. Hierbei wird vorallem die Dichte dieser Gaswolken untersucht. Dies
geschieht durch die Bestimmung der Anregungstemperatur spezifischer molekularer Energie-Übergänge wie
sie durch den Zusammenstoss der Moleküle im Kern der Gaswolken entstehen.
Dank der bereits erworbenen Erfahrungen mit anderen Radioteleskopen - wie dem in Medicina (Italien)
und dem IRAM in Grenoble (Frankreich) - wird der Einsatz des SRT in diesem Forschungsgebiet eine
qualitative Verbesserung bei Spektraluntersuchungen im Frequenzband zwischen 20 - 50 GHz erbringen.
Sicher werden die Beobachtungen dabei auch auf die diffusen Gaswolken ausgedehnt werden können, deren
Spektrallinien-Analyse sich mit weniger empfindlichen Teleskopen bisher schwierig gestaltet. Hier sind
Antennen wie das SRT notwendig, die eine hohe Auflösung der einzelnen Frequenzen und somit auch der
schmalsten Spektrallinien ermöglichen. Bei der Klärung der chemischen Zusammensetzung und Physik der
diffusen molekularen Gaswolken in unserer Galaxis wird somit ein entscheidender Fortschritt erwartet.
Daneben wird man mit dem SRT auch tiefer in die Beobachtung und Analyse der sogenannten "Dark Clouds"
einsteigen. Diese galaktischen Objekte sind weit weniger massiv, wesentlich kälter und besitzen kaum
Brutstätten für neue Sterne als die bekannten molekularen Gaswolken. Bisher werden aus technischen
Gründen nur Dunkelwolken untersucht, die relativ nahe zu uns liegen. Dabei ist schon seit einiger Zeit
klar, dass diese neue Art von Objekten ausgezeichnete astro-chemische Laboratorien sind, die zwar eine
vereinfachte Zusammensetzung und nur Niedrig-Temperatur-Prozesse aufweisen, aber gleichzeitig eher die
Klasse der massearmen Sterne hervorbringen. Damit präsentieren sich Vergleichszenarien zum Studium
der Enstehung von Sonnensystemen die dem unseren ähneln.
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Sardinia Radio Telescope - Zeichnung für den Bau in San Basilio
Bildquelle: http://www.srt.inaf.it
Das Sardinia Radio Telecope wird wichtige Beiträge bei der Erforschung der Struktur und Ausdehnung unserer
Milchstrasse sowie der galaktischen Hintergrundstrahlung leisten. Mit seiner Winkelauflösung von 11 arcmin
im Beobachtungsbereich des neutralen Wasserstoffs bei 21 cm Wellenlänge wird in verschiedenen laufenden
und geplanten Projekten eine sinnvolle Ergänzung zu den Daten der Teleskope in Green Bank (USA) und
Effelsberg (Deutschland) eintreten. Besonders durch die Polarisations-Messungen des "galactic background"
erwarten sich die Forscher weitere Grundlagenerkenntnisse, die später bei der Interpretation von Daten
helfen, wie sie der
ESA-Satellit "Planck" ab 2007 liefern wird, wenn dieser eine weitere Untersuchung
der kosmischen Hintergrundstrahlung und deren Fluktuationen beginnt.
Forschungsgebiete im intergalaktischen Raum
Die Beobachtung einzelner Objekte ausserhalb unserer eigenen Galaxis bei unterschiedlichen Radiofrequenzen
und Polarisation der Emissionen wird eine herausragende Rolle im Einsatz des SRT spielen. Man wird genau
unterscheiden können zwischen Veränderungen der beobachteten Objekte und der Ausbreitung der Strahlung
durch das intergalaktische Medium entlang der Beobachtungsstrecke. Erwartet wird zudem die Möglichkeit,
auch Kurzzeit-Veränderungen der beobachteten Quellen zu erfassen, welche im Sekunden-, Stunden- oder
Tages-Bereich liegen, also die sogenannten "flickerings" und besonders schnellen und energiestarken
Veränderungen, die "extreme scattering events".
In letzter Zeit gehen mehr und mehr Astronomen davon aus, dass alle "hellen", stark-strahlenden Quellen
anderer Galaxien in einer einzigen Objekt-Kategorie zusammengefasst werden können. Die Theorie besagt,
dass wir es hier mit massiven Schwarzen Löchern zu tun haben, die im Zentrum der Sternensysteme stehen
und das bis zu 1-Milliardenfache unserer Sonne an Masse akumiliert haben. Die "central black holes"
sind dabei in ihrer unmittelbaren Nähe von einer quirligen Materie-Akretions-Scheibe umgeben, die nach
den Rändern hin in einen Torus aus atomaren und molekularen Gaswolken übergeht. An den Polen der Schwarzen
Löcher treten zudem stark fokusierte Materie-Jets aus. Hier auf der Erde nehmen wir einen Unterschied in
der Strahlungsintensität dieser Objekte nur deshalb war, weil die aktiven galaktischen Zentren in einem
unterschiedlichen Sichtwinkel zu uns liegen. Eine Unterteilung in Quasare und weniger stark strahlende
Galaxien-Kerne scheint damit hinfällig. Daher spricht man auch nur noch von den "Active Galactic Nuclei"
oder abgekürzt AGN.
Das European VLBI Network - Bildquelle:
EVN Site
Sehr hilfreich bei der Erforschung der AGN ist vorallem die Möglichkeit, verschiedene Radioteleskope
auf der ganzen Welt in einem Verbund zusammenzuschalten. Diese Technik wird als
"Very Large Basline Interferometry" oder VLBI bezeichnet. Die beiden grössten Verbundsysteme
sind das Very Long Baseline Array in den USA ,
gebildet aus 10 einzelnen 25 m Radioteleskopen und verteilt von Hawai bis zu den Vergin Islands sowie
das European VLBI Network EVN, welches die Kontinente
Europa, Afrika und Asien überspannt.
Das Very Long Baseline Array - Bildquelle:
VLBA Site
In Italien selbst existieren mit dem SRT dann noch 3 weitere Radioteleskope: Medicina (32 m) bei
Bologna, Noto (32 m) auf Sizilien und Matera (20 m) zwischen Bari und Taranto. Hier sind auf Grund
der geographischen Verteilung Baselines zwischen 562 und 878 km möglich.
Das VLBI Italy - Bildquelle: Elena Cenacchi
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