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2024-07-07T03:34:17Z

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Die '''Radioastronomie''' ist jenes Teilgebiet der [[Astronomie]], in dem [[astronomische Objekte]] mittels der von ihnen ausgesandten [[Radiowelle]]n untersucht werden.

== Frequenzbereich ==

Der Frequenzbereich der Radioastronomie ist durch die [[Erdatmosphäre]] eingeschränkt. Unterhalb einer Frequenz von 10 MHz ist sie für Radiowellen undurchlässig, da die [[Ionosphäre]] Radiowellen niedrigerer Frequenz reflektiert. Oberhalb von 100 GHz werden Radiowellen durch Wasser und andere in der Luft enthaltenen Moleküle absorbiert, was den Empfang höherfrequenter Radiowellen erschwert. Der für Radioastronomie meistgenutzte Bereich von 10 MHz bis 100 GHz – entsprechend dem Wellenlängenbereich von 30 m bis 3 mm – wird als ''Radiofenster'' (oder zusammen mit dem sogen. ''optischen Fenster'' als [[atmosphärisches Fenster#Astronomische Fenster|''astronomisches Fenster'']]) bezeichnet.

== Kosmische Radioastronomie ==

Wegen der großen Entfernung der astronomischen Radioquellen haben ihre auf der Erde empfangenen Radiowellen eine sehr geringe Intensität. Daher benötigt die Radioastronomie große[[Antennentechnik| Antennen]] zu ihrer Bündelung. Die Bauarten sind je nach Wellenlänge z. B. [[Yagi-Antenne]]n, [[Rahmenantenne|Rahmen-]], [[Helixantenne|Helix-]] und [[Parabolantenne]]n. Die Radiowellen werden von empfindlichen [[Verstärker (Elektrotechnik)|Verstärker]]n bearbeitet und anschließend elektronisch gespeichert und ausgewertet.

Ein bestimmter Messwert gibt an, mit welcher Intensität die Radiowellen aus der Richtung eintreffen, auf die das [[Radioteleskop]] gerichtet ist. Ein „Blick“ durch ein Radioteleskop ergibt also noch kein Radiobild, sondern nur einen einzigen Radio-Bildpunkt.

Die Wellenlänge der Radiowellen ist sehr viel größer als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, weshalb die [[Winkelauflösung]] eines ''einzelnen'' Radioteleskops wesentlich schlechter als die eines optischen [[Teleskop]]s ist. Das hat zur Folge, dass ein aus vielen Messungen zusammengesetztes Radioteleskopbild viel unschärfer ist als ein Bild des gleichen Objekts im sichtbaren Licht. Es gibt aber Verfahren, um hochauflösende Radiobilder von ausgedehnten astronomischen Objekten zu erhalten. Beispielsweise können mehrere Radioteleskope so zu einem [[Interferometer (Radioastronomie)|Interferometer]] zusammengeschaltet werden, dass sie wie ein einziges Radioteleskop wirken, dessen Antennendurchmesser der Entfernung der einzelnen Anlagen voneinander entspricht. Da die Auflösung vom ''Abstand'' der Antennen abhängt, kann man sogar schärfere Bilder als mit optischen Teleskopen erzielen.

Weil Radiowellen weniger als Licht von intergalaktischen Staub- und [[Nebelfleck|Nebelwolken]] absorbiert werden, und da die meisten galaktischen Himmelskörper nur schwache Radioquellen sind, kann man über Radiowellen Bereiche wie zum Beispiel das Zentrum der [[Milchstraße]] oder [[Zwerggalaxie]]n hinter der galaktischen Scheibe erkunden, die für optische oder [[Infrarotstrahlung|Infrarot]]-Beobachtung verschlossen bleiben.

Radioastronomie kann innerhalb der erwähnten Frequenzbereiche zu jeder Tages- und Nachtzeit und auch bei bewölktem Himmel betrieben werden, weil Radiowellen nur in geringem Umfang von der Atmosphäre gestreut werden und auch Wolken durchdringen können. Allerdings können starke Niederschläge zur erhöhten Absorption von Radiowellen führen.

Im Radiowellenbereich liegen einige der wichtigsten spektralen Linien der Astronomie, unter anderem die [[HI-Linie]] (21-cm-Linie, 1420,4058 MHz), die von neutralen [[Wasserstoff]]atomen emittiert wird.

[[Datei:Goldstone DSN antenna.jpg|mini|hochkant=1.2|70-m-Radioteleskop im [[Goldstone Deep Space Communications Complex|Goldstone-Observatorium]], [[Kalifornien]]]]
Mit der Radioastronomie werden unter anderem folgende Radioquellen untersucht:
* die [[Sonne]] und andere Körper im [[Sonnensystem]]
* [[Supernova]]-Überreste und [[Pulsar]]e
* interstellare Gase und Gasnebel
* das galaktische Zentrum der Milchstraße
* [[Radiogalaxie]]n
* [[Quasar]]e

Die Technik der Radioastronomie wird auch zur Suche nach außerirdischen Intelligenzen ([[SETI]]) angewandt.

== Die Geschichte der Radioastronomie ==

[[Karl Guthe Jansky]] suchte 1930 nach der Ursache einer Störung einer neu eröffneten Transatlantik-Funkverbindung bei einer Wellenlänge von 15 [[m|Meter]] (20 MHz). Dafür baute er eine Antenne, die 30 m breit und 4 m hoch war. Sie bestand aus Messingrohren und Holz und rotierte alle 20 Minuten auf Rädern eines alten [[Ford Modell T]]. Er stellte [[1932]] fest, dass das Signal jeden [[Sterntag]] statt jeden Sonnentag sein Maximum erreichte und schloss so die [[Sonne]] als Quelle aus, von der er kein Signal detektierte. Die Richtung bestimmte er etwa bei einer [[Rektaszension]] von 18 h und einer [[Deklination (Astronomie)|Deklination]] von 10°, mit einer hohen Unsicherheit in der Deklination. Damit wies er erstmals Radiowellen von einer [[Radioquelle]] außerhalb unseres [[Sonnensystem]]s nach. Er vermutete als Quelle das [[Galaktisches Zentrum|galaktische Zentrum]] (dieses liegt etwa 40° weiter südlich) oder den [[Sonnenapex]], der Punkt auf den sich die Sonne auf ihrer Bahn ums galaktische Zentrum [[Eigenbewegung (Astronomie)|zubewegt]].

Ihm zu Ehren wurde die in der Radioastronomie verwendete [[Maßeinheit|Einheit]] <br />
<math>1\,\mathrm{Jansky} = 1\,\mathrm{Jy} = 1 \cdot 10^{-26}\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{m}^2\mathrm{Hz}}</math> <br />
eingeführt.

[[Grote Reber]] las Janskys Veröffentlichungen über die kosmischen Radiowellen und versuchte, diese bei höheren Frequenzen nachzuweisen. Er baute eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 9,5 m in seinem Garten. Bei Frequenzen von 3,3 GHz und 910 MHz konnte er keine Emissionen aus der Richtung des galaktischen Zentrums nachweisen, ein Hinweis darauf, dass die Quelle kein thermischer [[Hohlraumstrahlung|Hohlraumstrahler]] sein könnte. Die Quelle im galaktischen Zentrum konnte er bei 160 MHz nachweisen. Er durchmusterte den Radiohimmel bei 160 und 480 MHz und fand die stärkste Quelle im galaktischen Zentrum, fand aber weitere Flächen hoher Intensität, die sich nicht mit hellen astronomischen Lichtquellen zu decken schienen, die später mit den [[Supernovaüberrest]]en [[Cassiopeia A]], dem [[Vela-Pulsar]] und [[Aktiver Galaxienkern|der aktiven Galaxie]] [[Cygnus A]] identifiziert werden. Als Entstehungsmechanismus von kosmischen Radiowellen, deren Intensität mit der Frequenz abnimmt, schlug er [[Bremsstrahlung]] vor.

== Teilgebiete und Forschungsobjekte der Radioastronomie ==
=== Objekte im Sonnensystem ===

* Die [[solare Radioastronomie]] beschäftigt sich mit den von der [[Sonne]] ausgesendeten Radiowellen. Diese geben z. B. Auskunft über die [[Sonnenaktivität]] und Strahlungsausbrüche auf der Sonne.
* Die [[Planet]]en, insbesondere die Gasriesen, und ihre Monde senden Radiowellen aus.

=== Objekte in der Milchstraße ===

* [[Supernovaüberrest]]e
* [[Pulsar]]e
* Das [[Galaktisches Zentrum|galaktische Zentrum]]

=== Objekte außerhalb der Milchstraße ===

* [[Quasar]]e
* [[Seyfertgalaxie]]n
* [[Fast Radio Burst]]s

== Kollision mit anderen Funkdiensten ==
[[Datei:DSS51 front.jpg|mini|Das 26-m-Radioteleskop in Hartebeeshoek, Südafrika, befindet sich in einem Tal, um es vor Störungen von [[Krugersdorp]] (25 km entfernt) zu schützen.]] Radioastronomie analysiert extrem schwache Signale. Empfangssignalstärken von nur −260 [[dBm]] sind keine Seltenheit. Daher können andere [[Funkdienst]]e alle für die Radioastronomie interessanten Signale leicht überdecken oder stören, so dass eine Auswertung nicht mehr möglich ist. Sie unterliegt prinzipiell einer Regulierung durch die [[VO Funk]]. Daraus können sich unter anderem [[Schutzzone funktechnischer Anlagen|Schutzzonen]] im Umkreis um radioastronomische Einrichtungen ableiten.<ref>{{Internetquelle |autor= |url=http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Verwaltungsvorschriften/VVn%C3%B6mL_24_06_2015.pdf?__blob=publicationFile&v=2 |titel=Verwaltungsvorschriften für Frequenzzuteilungen im nichtöffentlichen mobilen Landfunk |werk= |hrsg=Bundesnetzagentur |datum= |offline=ja |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160129115700/http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Verwaltungsvorschriften/VVn%C3%B6mL_24_06_2015.pdf?__blob=publicationFile&v=2 |archiv-datum=2016-01-29 |archiv-bot= |zugriff=2016-01-29 |sprache=}}</ref>

Der [[Radioastronomiefunkdienst]] wird von der [[Internationale Fernmeldeunion|ITU]] als „passive service“ deklariert, dem ebenso Spektren zugewiesen werden, wie allen anderen Funkteilnehmern. Diese zugewiesenen Bänder sind allerdings relativ begrenzt und liegen auch immer im Interesse anderer Funkdienste, müssen also im Rahmen von Regulierungsprozessen verteidigt werden. Radioastronomen benutzen aber auch Spektralbereiche, die zwar für aktive Funkdienste reserviert sind, aber selten genutzt bzw. lokal beschränkt verwendet werden. Der immer wachsende Hunger der Wirtschaft nach Bändern für aktive Funkdienste wie Datennetze und [[Telekommunikation]] jedoch schränkt in den nicht reservierten Bändern die Nutzung der Radioastronomie immer weiter ein. In den reservierten Bändern wiederum sehen sich Radioastronomen mit zunehmenden ungewollten Störungen durch fehlerhafte Transceiver und schlecht konstruierte Sender konfrontiert. Die Gesamtzahl der Störungen nimmt weltweit zu.

Da die Radioastronomie aber an immer schwächeren Signalen aus dem All interessiert ist, um z. B. das Vorhandensein von organischen Molekülen nachweisen zu können, sprechen Experten von einem sich ''schließenden Fenster'' ins All. Immer mehr Frequenzbereiche sind nicht mehr nutzbar, bzw. die Strategien um Störungen zu erkennen und aus dem Nutzsignal zu entfernen werden immer aufwändiger.

Einige besonders kritische Wissenschaftler sehen als einzige Möglichkeit zur dauerhaften Erforschung ferner Teile des Alls eine Teleskopstation auf der der Erde abgewandten Seite des Mondes.

== Bedeutende Radioobservatorien ==
* [[FAST-Observatorium]]
* [[Institut für Radioastronomie im Millimeterbereich#30-m-Teleskop_auf_dem_Pico_del_Veleta|IRAM 30]]
* [[Very Large Array]]
* [[RATAN 600|Selentschukskaja]]
* [[Westerbork]]
* [[Arecibo-Observatorium|Arecibo]]
* [[Jodrell-Bank-Radioobservatorium|Jodrell-Bank]]
* [[Astropeiler Stockert]]
* [[Radioteleskop Effelsberg]]
* [[Large Millimeter Telescope]]

== Radioastronomie im Amateurbereich ==
Viele [[Astroverein]]e und auch einzelne [[Amateurastronom]]en betreiben Radioastronomie mit kleinen [[Parabolantenne (TV)|Teleskopspiegeln]] oder speziellen Antennen. Es sind vor allem [[Amateurfunk]]er und Elektronikfans, die ihre Ausrüstung oft selber bauen oder aus käuflichen Bauteilen zusammenbauen. Häufig wird die Radiostrahlung der [[Sonnenbeobachtung|Sonne]] beobachtet, aber auch des Mondes und des [[Jupiter (Planet)|Jupiter]]. Für solche Projekte wie [[Radio JOVE]] stellt u. a. die US-Raumfahrtbehörde NASA geeignete Hard- und Software bereit.

Dadurch können Amateure auch zur Forschung Wesentliches beitragen, insbesondere durch Beobachtung solarer [[Sonneneruption|Flares]] und [[Koronaler Massenauswurf|Ausbrüchen]] und durch Registrierung von [[Meteor]]en, was auch [[Tagbeobachtung|tagsüber]] möglich ist. Auf diesen Gebieten sind allein in Europa einige Dutzend Vereine und [[Volkssternwarte]]n tätig. So hat etwa [[Antares (Astroverein)|Antares]] in Niederösterreich einige [[Radioburst]]s noch vor den großen Observatorien entdeckt, wobei die ersten Minuten besonders wichtig sind. Andernorts untersucht man die [[Ionosphäre]], forscht nach Supernova-Ausbrüchen oder scannt die auf der [[21-cm-Linie]] des Wasserstoffs strahlenden [[Spiralarm]]e der Milchstraße. Die deutsche [[Vereinigung der Sternfreunde]] (VdS) hat für solche Forschungen eine eigene ''Fachgruppe für Radioastronomie'' gegründet.

== Siehe auch ==
* [[Liste der Radioteleskope und Forschungsfunkstellen]]
* [[Terahertzstrahlung]]
* [[Amateurradioastronomie]]
* [[Radio JOVE]]
* [[Multiwellenlängen-Astronomie]]
* [[Beobachtende Astronomie]]
* [[Atacama Large Millimeter/submillimeter Array|ALMA]]

== Literatur ==
* Bernard F. Burke, Francis Graham-Smith: ''An introduction to radio astronomy.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 2010. ISBN 978-0-521-87808-1
* Kristen Rohlfs, T. L. Wilson u. a.: ''Tools of radio astronomy.'' Springer, Berlin 2009. ISBN 3-540-85121-6
* Andrew R. Taylor: ''Radio emission from the stars and the sun.'' Astronomical Soc. of the Pacific, San Francisco 1996. ISBN 1-886733-14-7
* James S. Hey: ''The radio universe.'' Pergamon Pr., Oxford 1971, ISBN 0-08-015741-6; deutsch: ''Das Radiouniversum – Einführung in die Radioastronomie.'' Verl. Chemie, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25563-X.
* Peter Lay: ''Signale aus dem Weltraum – Einfache Experimente zum Empfang ausserirdischer Radiosignale.'' Franzis, Poing 2001. ISBN 3-7723-5925-6
* Jim Cohen (et al.): [http://www.crya.unam.mx/~luisfr/CRAFHandbook3.pdf ''CRAF Handbook for Radio Astronomy''], Third edition – 2005 (PDF-Datei; 173 S.; abgerufen am 20. Oktober 2009; 1,2 MB)
* David Leverington: ''Encyclopedia of the history of astronomy and astrophysics.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 2013. ISBN 978-0-521-89994-9
* James J. Condon, Scott M. Ransom: ''Essential Radio Astronomy.'' Princeton University Press, Princeton 2016, ISBN 9780691137797.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Radio astronomy|Radioastronomie}}
{{Wiktionary}}
* {{DNB-Portal|4048200-5}}
* {{Alpha Centauri|83}}
* [https://science.nrao.edu/opportunities/courses/era/ Essential Radio Astronomy], [[National Radio Astronomy Observatory]]
* [http://www2.jpl.nasa.gov/radioastronomy/ Basics of Radioastronomy], [[JPL]] 1998
* [http://www.aip.de/groups/osra/ Astrophysikalisches Institut Potsdam (AIP)]
* [http://www.apex-telescope.org/ Atacama Pathfinder EXperiment APEX]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Astronomie Wellenlängen}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4048200-5|LCCN=sh85110440|NDL=00561403}}

[[Kategorie:Radioastronomie| ]]
[[Kategorie:Beobachtungsmethode der Astronomie]]
[[Kategorie:VO Funk]]

Radioastronomie - Versionsgeschichte

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