Hunderttausende neue Galaxien entdeckt

Ein internationales Team von mehr als 200 Astronominnen und Astronomen aus 18 Ländern hat den ersten Teil einer wichtigen neuen Himmelsdurchmusterung mit bisher unerreichter Empfindlichkeit mit dem Radioteleskop „Low Frequency Array“ (LOFAR) veröffentlicht. Die Karte enthüllt Hunderttausende unbekannter Galaxien und wirft ein neues Licht auf Forschungsgebiete wie Schwarze Löcher, interstellare Magnetfelder und Galaxienhaufen. Eine Sonderausgabe der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ widmet sich den ersten 26 Forschungsarbeiten, in denen die Himmelsdurchmusterung und deren Ergebnisse beschrieben werden.

Die Radioastronomie zeigt uns Prozesse im Universum, die wir mit optischen Instrumenten nicht sehen können. In diesem ersten Teil der Himmelsuntersuchung beobachtete LOFAR ein Viertel der nördlichen Hemisphäre bei niedrigen Radiofrequenzen. Etwa zehn Prozent dieser Daten werden nun veröffentlicht, darunter Bilder von dreihunderttausend Quellen, die zum größten Teil Galaxien im fernen Universum darstellen, deren Radiosignale Milliarden von Lichtjahren zurücklegten, bevor sie die Erde erreichten.

Das LOFAR (Low Frequency Array) ist ein riesiges europäisches Netzwerk von Radioteleskopen, mit einer Station bei Unterweilenbach, die vom Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) betrieben wird, sowie fünf weiteren Messstationen in Deutschland. Verbunden über ein Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetz, kombinieren leistungsstarke Supercomputer alle Messsignale zu einem einzigen Signal und verwandeln so die 100.000 Einzelantennen in eine virtuelle Empfangsschüssel mit einem Durchmesser von knapp 2.000 Kilometern.

LOFAR arbeitet in den bisher weitgehend unerforschten Frequenzbereichen zwischen etwa 10 bis 80 Megaherz (MHz) und 110 bis 240 MHz. Es wird von der Forschungseinrichtung ASTRON in den Niederlanden betrieben und gilt als das weltweit führende Teleskop seiner Art. Seit seiner offiziellen Einweihung 2010 hat LOFAR eine Fülle an Daten gesammelt und stellt nun insbesondere seine allererste Himmelsdurchmusterung vor.

„Es ist erstaunlich, wie weit LOFAR inzwischen gediehen ist und welche fantastischen Ergebnisse daraus hervorgegangen sind,“ kommentiert Benedetta Ciardi, Leiterin der MPA-Beteiligung am LOFAR-Projekt. „Als wir die ersten Antennen auf unserem Feld aufgestellt haben, konnten wir von der Breite der Anwendungsfelder nur träumen. Ich bin stolz, dass wir als Theorie-Institut zu diesem großartigen Beobachtungsprojekt beitragen.“

Die neue Himmelskarte

Mit Hilfe von LOFAR haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun eine neue Himmelskarte erstellen können. Viele der dort abgebildeten Galaxien waren bisher unbekannt, da sie extrem weit entfernt sind und ihre Radiosignale Milliarden von Lichtjahren zurücklegen müssen, um die Erde zu erreichen.

Schwarze Löcher

Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit einem Radioteleskop den Himmel beobachten, sind hauptsächlich Emission aus der Umgebung von Schwarzen Löchern zu sehen, die Millionen Mal schwerer sind als die Sonne. LOFAR untersuchte das Zusammenspiel in der Entwicklung der Schwarzen Löcher mit ihren Wirtsgalaxien und auch insbesondere die von ihnen ausgehenden Materialstrahlen, sogenannte Jets, die bei Radiowellenlängen sichtbar sind. Aufgrund der bemerkenswerten Empfindlichkeit von LOFAR konnten die wissenschaftlichen Teams jetzt zeigen, dass diese Jets in jeder riesigen Galaxie vorhanden sind und dass Schwarze Löcher ständig wachsen.

Magnetfelder

Mit der Radiostrahlung, die LOFAR empfängt, können zudem kosmische Magnetfelder gemessen werden. So haben die Forscherinnen und Forscher aus Deutschland die Magnetfelder in Galaxien und zwischen Galaxien kartiert. Dabei konnten sie zeigen, dass sich zwischen Galaxien enorme magnetische Strukturen befinden. Dies bestätigt theoretische Vermutungen, konnte bislang aber nicht nachgewiesen werden.

Galaxienhaufen

Durch die Verschmelzung zweier Galaxienhaufen entstehen gigantische Stoßwellen. „Als Student hatte ich vor zwanzig Jahren darauf hingewiesen, dass diese Stoßwellen Radiostrahlung abgeben sollten, welche die so genannten Radiorelikte erklären“, erinnert sich Torsten Enßlin, der als MPA-Forscher teilweise in der Arbeitsgruppe zu Galaxienhaufen mitwirkte. „Mit den LOFAR-Daten lässt sich diese Hypothese im Detail überprüfen – das ist sehr aufregend!“

Ausblick

Die nun veröffentlichten Daten enthalten etwa zwei Prozent der mit LOFAR geplanten Beobachtungen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen nun die gesamte nördliche Himmelskugel kartieren und erwarten dabei insgesamt 15 Millionen Radioquellen zu finden. 

LOFAR:

Das LOFAR-Teleskop besteht aus einem europäischen Netzwerk von Radioantennen, die durch ein Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetz verbunden sind. Deutschland ist neben den Niederlanden mit sechs Stationen der größte internationale Partner bei LOFAR. Die Radio-Teleskop-Stationen werden von der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Hamburg, der Universität Bielefeld, dem Max-Planck Institut für Radioastronomie in Bonn, dem Max-Planck Institut für Astrophysik in Garching, der Thüringer Landessternwarte und dem Astrophysikalische Institut Potsdam betrieben. Gefördert wird LOFAR in Deutschland von der Max-Planck-Gesellschaft, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, den jeweiligen Bundesländern und von der Europäischen Union.