Radioastronomie

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astropeiler [Maser] 		astroseite [2020/02/29 19:01]
astropeiler [Kontinuumsquellen: Radiogalaxien, Supernova-Überreste und Sternentstehungsgebiete]
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 +====== Was ist Radioastronomie? ======
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 +Wie der Name bereits vermuten lässt, befasst sich die Radioastronomie mit der Beobachtung des Weltalls im Bereich der Radiowellen. Unsere Atmosphäre lässt nämlich nicht nur das für uns sichtbare Licht durch, sondern auch einen Bereich der elektomagnetischen Strahlung, den wir als Radiowellen bezeichnen. Andere Bereiche, etwa das Infrarotlicht, das ultraviolette Licht sowie die Gammastrahlung wird von unserer Atmosphäre blockiert (Atmosphärisches Fenster).
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 +{{:wellenbereiche.png?650|}}
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 +Radiostrahlen, die sich auf der Erde messen lassen, umfassen den Frequenzbereich vom 6 Megahertz bis 300 Gigahertz. Diese Strahlung wird von ganz anderen Phänomen erzeugt als das sichtbare Licht. Deswegen "sieht" der Radioastronom andere Objekte als mit einem konventionellen Teleskop. Dazu zählen zum Beispiel die Wolken aus kaltem Gas, aus deren Verdichtung einmal Sterne entstehen. Andere Beispiele sind die Überreste von explodierten Sternen, den sogenannten Supernovae, oder auch weit entfernte Galaxien in den Tiefen des Weltraums. Auch die geheimnisvollen "Pulsare" gehören zu den Beobachtungsobjekten der Radioastronomie. Dies sind "Sternenleichen" die sich rasend schnell um ihre eigene Achse drehen und dabei Radiopulse aussenden.
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 +So erschließt sich durch die Radioastronomie eine eigene Welt, die zusammen mit den Beobachtungen im sichtbaren Bereich erst das komplette Bild unseres Weltalls ergibt. Einige der Phänomene, die in der Radioastronomie beobachtbar sind, sind auch für den Amateur zugänglich. Diese sind nachstehend erläutert.
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 +(Text übernommen mit freundlicher Genehmigung von www.astropeiler.de)
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 ====== Was kann man mit Radiowellen beobachten? ====== ====== Was kann man mit Radiowellen beobachten? ======
  
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 Wenn wir hier davon reden, was man beobachten kann, dann haben wir natürlich den Amateur im Blick, der seine Beobachtungen mit mehr oder weniger bescheidenem Aufwand machen möchte. Hier soll zunächst ein Überblick darüber gegeben werden, was grundsätzlich geht. Die Frage, wie das dann im Einzelnen realisiert werden kann, soll dann in unserer Rubrik [[technikseite|Technik und Physik]] näher ausgeführt werden. Wenn wir hier davon reden, was man beobachten kann, dann haben wir natürlich den Amateur im Blick, der seine Beobachtungen mit mehr oder weniger bescheidenem Aufwand machen möchte. Hier soll zunächst ein Überblick darüber gegeben werden, was grundsätzlich geht. Die Frage, wie das dann im Einzelnen realisiert werden kann, soll dann in unserer Rubrik [[technikseite|Technik und Physik]] näher ausgeführt werden.
  
-Zunächst ist wichtig zu wissen, dass die im Radiobereich sichtbaren Objekte und Strukturen vielfach ganz andere sind, als die im optischen Bereich. Dies liegt an den unterschiedlichen physikalischen Prozessen, die jeweils die Strahlung erzeugen. Im optischen Bereich ist es vielfach thermische Strahlung, d.h. die Objekte sind heiß und "glühen" daher für uns sichtbar. Im Gegensatz dazu sind Radioobjekte vielfach kalt und erzeugen Radiostrahlung durch das Zusammenwirken von Magnetfeldern und Ladungsträgern, oder es sind Übergänge zwischen Energienieveaus von Atomen und Molekülen. Es kann daher nicht schaden, wenn man sich ein wenig in die Physik der Radioobjekte einarbeitet. Hier lohnt sich der Blick in unsere [[links|Linkliste]].+Zunächst ist wichtig zu wissen, dass die im Radiobereich sichtbaren Objekte und Strukturen vielfach ganz andere sind, als die im optischen Bereich. Dies liegt an den unterschiedlichen physikalischen Prozessen, die jeweils die Strahlung erzeugen. Im optischen Bereich ist es vielfach thermische Strahlung, d.h. die Objekte sind heiß und "glühen" daher für uns sichtbar. Im Gegensatz dazu sind Radioobjekte vielfach kalt und erzeugen Radiostrahlung durch das Zusammenwirken von Magnetfeldern und Ladungsträgern, oder es sind Übergänge zwischen Energieniveaus von Atomen und Molekülen. Es kann daher nicht schaden, wenn man sich ein wenig in die Physik der Radioobjekte einarbeitet. Hier lohnt sich der Blick in unsere [[links|Linkliste]].
  
 **Hier nun ein Überblick über die Möglichkeiten, die sich dem Amateur bieten:** **Hier nun ein Überblick über die Möglichkeiten, die sich dem Amateur bieten:**
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 =====Sonne===== =====Sonne=====
-Ausgerechnet die Sonne als erstes Beispiel ist eine Ausnahme von dem oben Gesagten: Die Sonne wird im Radiobereich durch ihre thermische Strahlung sichtbar. Eigentlich ist sie deswegen kein besonders starker Radiostrahler. Sie ist aber (im astronomischen Maßstab) unmittelbar vor unserer Nase. Dies macht sie zum hellsten Radioobjekt an unserem Himmel.  +Die Sonne ist eigentlich ein thermischer Strahler. Im Radiobereich jedoch ist die Strahlung stärker, als bei einem rein thermischen Strahler zu erwarten wäre. Hinzu kommt, dass diese Strahlung gelegentlich ausbruchartig verstärkt auftritt. Diese Variabilität macht die Sonne zu einem interessanten Objekt für die Beobachtung
 Es gibt verschiedene Möglichkeiten, sich mit der Radiostrahlung der Sonne zu beschäftigen: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, sich mit der Radiostrahlung der Sonne zu beschäftigen:
  
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 Eine beliebte Methode der Sonnenbeobachtung wird "Sudden Ionospheric Disturbance (SID)" genannt. Hier wird die Sonne nicht direkt beobachtet, sondern es wird die Auswirkung der Sonnenaktivität auf die Ionosphäre gemessen. Sonnenausbrüche führen hier zu einer Veränderung in der D-Schicht, welche wiederum auf die Ausbreitungsbedingungen von Funkwellen Einfluss nimmt, siehe hierzu z.B. [[https://de.wikipedia.org/wiki/M%C3%B6gel-Dellinger-Effekt|Wikipedia]]. Für den Amateur bietet sich hier die Gelegenheit, in Langzeitbeobachtungen die Sonnenaktivität zu verfolgen. Es gibt eine Webseite für das Programm, auf der man Näheres erfahren kann: [[http://solar-center.stanford.edu/SID/sidmonitor/|Stanford University]] Eine beliebte Methode der Sonnenbeobachtung wird "Sudden Ionospheric Disturbance (SID)" genannt. Hier wird die Sonne nicht direkt beobachtet, sondern es wird die Auswirkung der Sonnenaktivität auf die Ionosphäre gemessen. Sonnenausbrüche führen hier zu einer Veränderung in der D-Schicht, welche wiederum auf die Ausbreitungsbedingungen von Funkwellen Einfluss nimmt, siehe hierzu z.B. [[https://de.wikipedia.org/wiki/M%C3%B6gel-Dellinger-Effekt|Wikipedia]]. Für den Amateur bietet sich hier die Gelegenheit, in Langzeitbeobachtungen die Sonnenaktivität zu verfolgen. Es gibt eine Webseite für das Programm, auf der man Näheres erfahren kann: [[http://solar-center.stanford.edu/SID/sidmonitor/|Stanford University]]
  
-Eine weitere Methode zur Sonnenbeobachtung nennt sich "CALLISTO". Dieses Kunstwort steht für "Compound Astronomical Low cost Low frequency Instrument for Spectroscopy and Transportable Observatory". Das Prinzip hierbei ist, dass die Radiointensität über einen weiten Freuquenzbereich hinweg beobachtet wird. Sonnenausbrüche machen sich dadurch bemerkbar, dass ein Anstieg der Strahlung auf allen Frequenzen sichtbar wird. Am Besten orientiert man sich auf der Webseite des Projektes [[http://www.e-callisto.org/|e-Callisto]]. Auch dieses Projekt dient der Langzeitbeobachtung und ist somit für Amateure interessant, die sich längerfristig mit dem Thema beschäftigen wollen.+Eine weitere Methode zur Sonnenbeobachtung nennt sich "CALLISTO". Dieses Kunstwort steht für "Compound Astronomical Low cost Low frequency Instrument for Spectroscopy and Transportable Observatory". Das Prinzip hierbei ist, dass die Radiointensität über einen weiten Frequenzbereich hinweg beobachtet wird. Sonnenausbrüche machen sich dadurch bemerkbar, dass ein Anstieg der Strahlung auf allen Frequenzen sichtbar wird. Am Besten orientiert man sich auf der Webseite des Projektes [[http://www.e-callisto.org/|e-Callisto]]. Auch dieses Projekt dient der Langzeitbeobachtung und ist somit für Amateure interessant, die sich längerfristig mit dem Thema beschäftigen wollen.
  
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 Das Ganze ist also eher ein Thema für den fortgeschrittenen Amateur mit Erfahrung. Das Ganze ist also eher ein Thema für den fortgeschrittenen Amateur mit Erfahrung.
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 +Der Vollständigkeit halber sei jedoch noch erwähnt, dass die Wasserstoffemission der Magellanschen Wolken durchaus auch mit kleinen Spiegeln zu beboachten ist. Leider ist dieser Himmelsbereich für uns Nordlichter nicht zugänglich.
  
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 =====Kontinuumsquellen: Radiogalaxien, Supernova-Überreste und Sternentstehungsgebiete===== =====Kontinuumsquellen: Radiogalaxien, Supernova-Überreste und Sternentstehungsgebiete=====
-Hier reden wir von sehr unterschiedlichen Objekten. Gemeinsam ist allen, dass sie Radiostrahlung in einem weiten Frequenzbereich abgeben und für Teleskope der Amateurklasse punktförmig erscheinen. Die Intensität der Strahlung nimmt mit der Frequenz ab, d.h. sie sind z.B. besser bei 1,4 GHz als bei 10 GHz zu beboachten.+Hier reden wir von sehr unterschiedlichen Objekten. Gemeinsam ist allen, dass sie Radiostrahlung in einem weiten Frequenzbereich abgeben und für Teleskope der Amateurklasse punktförmig erscheinen. Die Intensität der Strahlung nimmt mit der Frequenz ab, d.h. sie sind z.B. besser bei 1,4 GHz als bei 10 GHz zu beobachten.
  
-Die stärkste Radioquelle dieser Art ist Cassiopeia A. Dies ist ein Supernova-Überrest in etwa 11.000 Lichtjahren Entfernung. Direkt gefolgt ist diese von Cygnus A, diese Quelle ist nur wenig schwächer. Sie ist jedoch ein vollkommen anderes Objekt: Es ist eine Radiogalaxie in 750 Millionen Lichtjahren Entfernung, die durch ihre enorme Radiohelligkeit so kräftig erscheint. Der Nächste in der Reihe wäre der Krebsnebel (Taurus A), noch immer mehr als halb so stark wie Cassiopeia A. Alle diese Angaben beziehen sich übrigens auf 1,4 GHz, bei anderen Freqenzen sieht die Reihenfolge z.T. etwas anders aus.+Die stärkste Radioquelle dieser Art ist Cassiopeia A. Dies ist ein Supernova-Überrest in etwa 11.000 Lichtjahren Entfernung. Direkt gefolgt ist diese von Cygnus A, diese Quelle ist nur wenig schwächer. Sie ist jedoch ein vollkommen anderes Objekt: Es ist eine Radiogalaxie in 750 Millionen Lichtjahren Entfernung, die durch ihre enorme Radiohelligkeit so kräftig erscheint. Der Nächste in der Reihe wäre der Krebsnebel (Taurus A), noch immer mehr als halb so stark wie Cassiopeia A. Alle diese Angaben beziehen sich übrigens auf 1,4 GHz, bei anderen Frequenzen sieht die Reihenfolge z.T. etwas anders aus.
 Sternentstehungsgebiete wie etwa W3 sind ebenfalls breitbandige Strahler, kommen aber in ihrer Intensität nicht an die bereits genannten heran. Sternentstehungsgebiete wie etwa W3 sind ebenfalls breitbandige Strahler, kommen aber in ihrer Intensität nicht an die bereits genannten heran.
  
-Übrigens wird gelegentlich von der Beobachtung des galaktischen Zentrums berichtet. In der Tat ist in der Richtung starke Kontinuumsstrahlung zu beboachten (Sagittarius A). Diese kommt aber nicht vom galaktischen Zentrum selber, vielmehr liegen genau in der Richtung ein Supernova-Überrest und ein Sternentstehungsgebiet. Der Beitrag des galaktischen Zentrums selber (Sagitarius A* genannt) ist nur gering.+Übrigens wird gelegentlich von der Beobachtung des galaktischen Zentrums berichtet. In der Tat ist in der Richtung starke Kontinuumsstrahlung zu beobachten (Sagitarius A). Diese kommt aber nicht vom galaktischen Zentrum selber, vielmehr liegen genau in der Richtung ein Supernova-Überrest und ein Sternentstehungsgebiet. Der Beitrag des galaktischen Zentrums selber (Sagitarius A* genannt) ist nur gering. Ansonsten ist auch Synchrotronstrahlung von der galaktischen Ebene beobachtbar, die vom galaktischen Zentrum bis zu etwas 50° galaktischer Länge hinreichend stark für den Amateurbereich ist.
  
 Um Objekte dieser Klasse beobachten zu können, sind Teleskope von 3m an aufwärts notwendig (bei 1,4 GHz). Bei niedrigeren Frequenzen sind durchaus Erfolge mit weniger aufwendigen Antennen berichtet worden. Hier hängt der Erfolg allerdings maßgeblich davon ab, ob der Frequenzbereich einigermaßen "sauber" ist. Vielfach wird das in unserer dichtbesiedelten Landschaft mit all ihren verschiedenen Sendern nicht der Fall sein. Um Objekte dieser Klasse beobachten zu können, sind Teleskope von 3m an aufwärts notwendig (bei 1,4 GHz). Bei niedrigeren Frequenzen sind durchaus Erfolge mit weniger aufwendigen Antennen berichtet worden. Hier hängt der Erfolg allerdings maßgeblich davon ab, ob der Frequenzbereich einigermaßen "sauber" ist. Vielfach wird das in unserer dichtbesiedelten Landschaft mit all ihren verschiedenen Sendern nicht der Fall sein.
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 Die für den Amateur interessantesten Maser sind der OH-Maser bei 1612, 1665, 1667 und 1720 MHz, der Methanol-Maser bei 12 GHz und der Wasser-Maser bei 22 GHz. Die für den Amateur interessantesten Maser sind der OH-Maser bei 1612, 1665, 1667 und 1720 MHz, der Methanol-Maser bei 12 GHz und der Wasser-Maser bei 22 GHz.
-Beobachtungen von Amateuren von Masern waren bisher meistens mit Teleskopen der eher größeren Art (> 7 m) gemacht worden. Der stärkste OH Maser ist aber auch mit einem 3m Spiegel gerade noch detektierbar. Maserbeobachtung ist ein schönes Thema für jemanden, der genug Wasserstoff gesehen hat und eine neue Herausforderung sucht.+Beobachtungen von Amateuren von Masern waren bisher meistens mit Teleskopen der eher größeren Art (> 7 m) gemacht worden. Der stärkste OH-Maser ist aber auch mit einem 3m Spiegel gerade noch detektierbar. Maserbeobachtung ist ein schönes Thema für jemanden, der genug Wasserstoff gesehen hat und eine neue Herausforderung sucht.
  
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 =====Pulsare===== =====Pulsare=====
 Pulsare sind so etwas wie der heilige Gral der Amateur-Radioastronomie. Es bedarf schon einiger Erfahrung, um hier zum Erfolg zu kommen. Als Anfängerprojekt sollte man es jedenfalls nicht angehen. Pulsare sind so etwas wie der heilige Gral der Amateur-Radioastronomie. Es bedarf schon einiger Erfahrung, um hier zum Erfolg zu kommen. Als Anfängerprojekt sollte man es jedenfalls nicht angehen.
-Zum Zeitpunkt als diese Zeilen geschrieben wurden, gab es weltweit 14 Amateure, denen dies gelungen ist. Zum Teil haben diese mehrfach mit unterschiedlichen Anlagen Erfolg gehabt.+Zum Zeitpunkt Feburar 2020 gab es weltweit 16 Amateure, denen dies gelungen ist. Zum Teil haben diese mehrfach mit unterschiedlichen Anlagen Erfolg gehabt.
  
-Zunächst aber zu den Pulsaren selber: Es gibt eine große Menge an Informationen in Internet, so dass man sich gut einen Überblick verschaffen kann. Die wohl beste Zusammenstellung dessen, was man beachten muss, wenn man dieses Thema angehen möchte, ist von Steve Olney, einem Australischen Radioastronomie-Amateur, gemacht worden+Zunächst aber zu den Pulsaren selber: Es gibt eine große Menge an Informationen in Internet, so dass man sich gut einen Überblick verschaffen kann. Die wohl beste Zusammenstellung dessen, was man beachten muss, wenn man dieses Thema angehen möchte, ist von Steve Olney, einem australischen Radioastronomie-Amateur, gemacht worden
 [[http://neutronstar.joataman.net|Neutron Star]]. Eine deutsche Übersetzung einiger Ausschnitte ist, mit freundlicher Genehmigung des Autors, [[pulsar_herausforderungen|hier]] zu finden. [[http://neutronstar.joataman.net|Neutron Star]]. Eine deutsche Übersetzung einiger Ausschnitte ist, mit freundlicher Genehmigung des Autors, [[pulsar_herausforderungen|hier]] zu finden.
  
 Die Möglichkeit, Pulsare zu beobachten, beginnt bei Parabolantennen von 3 m Größe und 1400 MHz. Alternativen sind andere Antennen mit hohem Gewinn bei niedrigeren Frequenzen. Die Gesamtanlage muss in allen Aspekten optimiert sein und man muss genau wissen was man tut. Insbesondere ist ein Verständnis der Eigenschaften der Pulsarstrahlung erforderlich. Die Möglichkeit, Pulsare zu beobachten, beginnt bei Parabolantennen von 3 m Größe und 1400 MHz. Alternativen sind andere Antennen mit hohem Gewinn bei niedrigeren Frequenzen. Die Gesamtanlage muss in allen Aspekten optimiert sein und man muss genau wissen was man tut. Insbesondere ist ein Verständnis der Eigenschaften der Pulsarstrahlung erforderlich.
  
-Eine schöne Sache ist, mit den einfacheren Dingen (z.B. Wasserstoff) anzufangen und sich dann Stück für Stück voran zu arbeiten. Auf diesem Weg kann man seine eigene Anlage kennenlernen und sie immer weiter optimieren. So kann schließlich das Ziel erreicht werden, einen Pulsar zu beboachten.+Eine schöne Sache ist, mit den einfacheren Dingen (z.B. Wasserstoff) anzufangen und sich dann Stück für Stück voran zu arbeiten. Auf diesem Weg kann man seine eigene Anlage kennenlernen und sie immer weiter optimieren. So kann schließlich das Ziel erreicht werden, einen Pulsar zu beobachten.
    
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astroseite.txt · Zuletzt geändert: 2021/04/14 21:33 von astropeiler

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