Radioteleskop auf der Zugspitze geplant
Vortrag über das Wetterstein Millimeter Teleskop

Der Blick durch ein Teleskop in den klaren Nachthimmel ermöglicht faszinierende Einblicke in das Universum: Sternhaufen, planetarische Nebel, ferne Galaxien. Doch das menschliche Auge nimmt nur einen kleinen Teil des Spektrums elektromagnetischer Strahlung wahr, der weitaus größte Teil ist unsichtbar. Kurzwelliger und damit energiereicher als das sichtbare Licht ist Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlung. Der längerwellige Bereich umfasst Infrarot-, Mikrowellen- und Radiostrahlung. Letztere wird mit Radioteleskopen aufgezeichnet. Über die Technik der Radiointerferometrie und das geplante Radioteleskop im Bereich der Zugspitze hielt Prof. Matthias Kadler von der Universität Würzburg am vergangenen Donnerstag einen Vortrag am Benedikt-Stattler-Gymnasium.

Verglichen mit der visuellen astronomischen Beobachtung ist die Verwendung von Radioteleskopen eine relativ junge Disziplin. Zufällig entdeckte im Jahr 1932 der Radioingenieur Karl Jansky natürliche Radiostrahlung am Himmel, die aus dem Zentrum unserer Milchstraße stammte. Könnten wir die Radiostrahlung sehen, würde das galaktische Zentrum hell erstrahlen und nicht - wie im sichtbaren Licht - von interstellaren Staubwolken verdeckt werden. Und eine der stärksten Radioquellen, die Radiogalaxie Cygnus-A im Sternbild Schwan, wäre eine imponierende Leuchterscheinung am Himmel, ein vielfaches größer als der Vollmond.

Aufnahmen mit nur einem Radioteleskop liefern aber nur relativ grobpixelige Aufnahmen. Werden mehrere, weit auseinanderliegende Teleskope gleichzeitig auf das gleiche Objekt ausgerichtet, können die einzelnen Aufzeichnungen kombiniert und damit das Auflösungsvermögen immens gesteigert werden. Mit dieser Technik der VLBI (Very Long Baseline Interferometry) können kleinste Strukturen aufgelöst werde. So gelang es im Jahr 2019 mit dem Event Horizon Teleskop - eine erdumspannende Anordnung von acht Radioteleskopen - erstmalig den "Schatten" eines Schwarzen Loch im Kern der Galaxie M87 abzubilden.

Neben der Größe des Radioteleskops bzw. des entsprechenden Netzwerks hängt das Auflösungsvermögen aber auch von der Frequenz ab. Höhere Frequenzen liefern eine höhere Auflösung. Zwei Faktoren wirken allerdings begrenzend: Zum einen wird die elektronische Verarbeitung der Signale mit zunehmender Frequenz immer schwieriger, zum anderen schließt sich das "Radiofenster", d.h. der für Radiowellen durchlässige Frequenzbereich der Erdatmosphäre, oberhalb von 20 Gigahertz (GHz) allmählich. Die Radioastronomen nutzen daher für Beobachtungen bei höchsten Frequenzen ein kleines Fenster zwischen 90 und 100 GHz, wo Beobachtungen noch möglich, die Dämpfung durch Wasserdampf allerdings schon recht stark ist. Aus diesem Grund befinden sich solche Radioteleskope in sehr trockenen Regionen wie in den Wüstengebieten Neu-Mexikos (Very Large Array - VLA) oder Chiles (Atacama Large Millimeter Array - ALMA). Die Bezeichnung Millimeter bezieht sich dabei auf die Wellenlänge der Strahlung.

Jetzt kommt die Zugspitze ins Spiel: Auf Deutschlands höchstem Berg sind die atmosphärischen Bedingungen ebenfalls sehr gut. Eine Arbeitsgemeinschaft deutscher Forschungsinstitute plant unter der Federführung der Universität Würzburg im Bereich des Zugspitzplatts ein Radioteleskop für verschiedene Forschungsaufgaben aufzustellen, mit Anwendungen von der Astronomie über die Geodäsie, Umweltphysik bis hin zur Satellitenkommunikation. Das Teleskop soll dabei auch als einer von mehreren europäischen "Auslegern" für das "next generation VLA" in Neu-Mexiko fungieren, wodurch die Auflösung dieses geplanten Netzwerks aus 260 Radioteleskopen weiter gesteigert werden kann. Neben der großen Höhe von rund 2600 m ist auch die Nähe zum Schneefernerhaus, seit 1999 Umweltforschungsstation, von großem Vorteil für den Betrieb und die interdisziplinäre Forschung. Und vielleicht tragen in ein paar Jahren Messdaten des "Wetterstein Millimeter Teleskops" zu weiteren spannenden Erkenntnissen der Radioastronomie bei.