GLOW News Blog

News about the German Long Wavelength Consortium and radio astronomy in Germany

University researchers publish study on new telescope

The Square Kilometre Array (SKA) is set to become the largest radio telescope on Earth. Bielefeld University researchers together with the Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) and international partners have now examined the SKA-MPG telescope—a prototype for the part of the SKA that receives signals in the mid-frequency range. The study, published today (24 July) in the journal ‘Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’, shows that the telescope is not only a prototype to test the SKA design, but can also be used on its own to provide insights into the origin of the Universe. The German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) is funding the work on the SKA-MPG through a joint research project coordinated by Bielefeld University.

 

Read the full text with further information under the following links:

Press release of Bielefeld University (in English)

Pressemitteilung der Universität Bielefeld (auf Deutsch)

Publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (in English) 

Ein internationales Astronomieteam hat in einer unserer Nachbargalaxien verschwunden geglaubten Wasserstoff wiedergefunden.

 

Die Galaxie NGC 1316 ist in der Astronomie sehr bekannt. Trotzdem gibt sie der Forschung seit 20 Jahren Rätsel auf: Theoretische Berechnungen besagen, dass sie viel Wasserstoff enthalten müsste, der bisher aber nicht nachgewiesen werden konnte. In einer aktuellen Untersuchung unter der Federführung von Prof. Dr. Paolo Serra vom italienischen Istituto Nazionale di Astrofisica, an der ein Team der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Peter Kamphuis beteiligt war, haben Astronomen den Wasserstoff jetzt gefunden. Aus den Ergebnissen können sie eine genauere Theorie zur Bildung von Galaxien ableiten. Sie berichten in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics vom 22. Juli 2019.

Weitere Informationen:

Vollständige Pressemitteilung der Ruhr-Universität Bochum

Veröffentlichung in Astronomy and Astrophysics (auf Englisch)

Radioteleskop entdeckt „Nadeln“ in Gewitterblitzen

Mit dem Radioteleskop LOFAR hat ein internationales Forscherteam überraschende Strukturen von Gewitterblitzen in der Erdatmosphäre entdeckt. Diese „Nadeln“ können Gewitterwolken wieder aufladen, so dass sie sich nach kurzer Zeit an derselben Stelle ein zweites Mal entladen. Das Team unter Leitung von Brian Hare und Olaf Scholten von der Universität Groningen in den Niederlanden stellt das bisher unbekannte Phänomen im Fachblatt „Nature“ vor. An der Arbeit sind auch deutsche Forscherinnen und Forscher aus dem German Long Wavelength Konsortium und von DESY Zeuthen beteiligt.

Das Low Frequency Array LOFAR ist ein dezentrales Radioteleskop, das aus tausenden einfachen Antennen besteht. Zugehörige Antennenfelder befinden sich in vielen europäischen Ländern, in Deutschland etwa am Forschungszentrum Jülich und in Norderstedt bei Hamburg. Diese Antennen sind über Glasfasernetze miteinander verbunden und an Hochleistungsrechner angeschlossen. Diese Verbindung erlaubt es, die Antennen zusammenzuschalten und als ein riesiges, virtuelles Teleskop zu nutzen.

LOFAR dient in erster Linie zu astronomischen Beobachtungen. Allerdings ist die Anlage sehr flexibel, so dass sie sich auch zur Messung von Blitzen eignet. „Wir messen Frequenzen von 30 bis 80 Megahertz, liegen also genau zwischen dem Kurzwellen- und dem Ultrakurzwellenbereich“, berichtet Hare. „Mit diesen weltweit einzigartigen Daten konnten wir zum ersten Mal Blitze so genau auflösen, dass einzelne physikalische Prozesse sichtbar wurden. Durch die Benutzung von Radiowellen konnten wir auch ins Innere der Gewitterwolken schauen, wo sich die spannenden Prozesse abspielen.“

Blitze entstehen, wenn innere Turbulenzen verschiedene Teile großer Cumulonimbus-Wolken gegeneinander elektrisch aufladen. Der Effekt ist vergleichbar mit der aus dem Alltag bekannten statischen Aufladung. Wird der Spannungsunterschied zwischen positiven und negativen Wolkenteilen zu groß, kommt es zu einer plötzlichen Entladung, die wir als Blitz sehen können. Dabei entsteht zunächst in einem kleinen, punktförmigen Bereich ein Plasma, also ein elektrisch leitfähiges Gas, das sich dann zu Kanälen ausbreiten kann. Die Spitze eines solchen Plasmakanals kann positiv oder negativ geladen sein. Es war bekannt, dass negative Kanäle besonders viele Radiowellen an der Spitze aussenden, wohingegen positive Kanäle dies an der Spitze kaum tun.

LOFAR erlaubt es, die Radiowellen, die ein Blitz aussendet, in ihrer ursprünglichen Form unverarbeitet zu speichern. Dies wiederum ermöglicht es, neue bildgebende Verfahren zu entwickeln, die aus den Rohdaten ein dreidimensionales Bild eines Blitzes zeichnen können – zehnmal besser als bisherige Messungen, bis zu einem Meter genau und dank Radiowellen innerhalb einer Wolke, die vom Teleskop bis zu 20 Kilometer entfernt sein kann.

Die Messungen stammen ursprünglich aus unserer Forschungsgruppe, die sich mit kosmischer Strahlung beschäftigt“, berichtet Ko-Autorin Anna Nelles von DESY. „An der Schnittstelle zwischen Teilchenphysik und Astronomie war dieses Gebiets bereits recht exotisch für ein Radioteleskop. LOFAR wurde ja vor allem für die Astronomie gebaut. Dass wir nun das beste Blitz-Interferometer der Welt sind, kam für alle überraschend und zeigt, welche spannenden Möglichkeiten sich durch Grundlagenforschung mit herausragender Infrastruktur ergeben können.“

Die Beobachtungen enthüllen bisher unbekannte, nadelförmige Strukturen. Wenn Blitze sich ausbreiten, entladen sie die Gewitterwolken nur an einigen Stellen. Die nun entdeckten Nadeln erlauben, dass elektrische Ladungen gespeichert werden, und ermöglichen damit, dass eine Gewitterwolke an der gleichen Stelle mehrfach entladen werden kann. „Unsere Erkenntnisse stehen im Widerspruch zum bisherigen Verständnis von Blitzen, in dem Ladung entlang von Plasmakanälen von einer Wolke zur anderen fließt“, berichtet Scholten. „Nur durch die unübertroffen genauen Messungen mit LOFAR konnten wir zeigen, dass sich entlang der positiven Kanäle kleine Seitenkanäle bilden, die besonders helle Radiowellen aussenden, was bedeutet, dass dort Ladung fließt.“

In diesen Nadeln sammelt sich Ladung, die dann anschließend nicht wie erwartet in die negativen Kanäle fließt, sondern über die Nadeln in die Wolke zurückgepumpt wird. Dadurch lädt sich die Wolke erneut auf,“ ergänzt Hare. „Wir sehen eine immense Anzahl an Nadeln in unseren Beobachtungen. Dies wiederum zeigt uns, wie sich Wolken nach einer Blitzentladung so schnell wieder aufladen können. Daher kommt es aus einer Wolke zu wiederholten Blitzeinschlägen auf dem Boden, und Gewitter liefern nicht nur einen Blitz, sondern viele spektakuläre, aber auch gefährliche Entladungen.“

Hintergrund:
Deutschland ist neben den Niederlanden mit sechs Stationen der größte internationale Partner bei LOFAR. Die Radio-Teleskop-Stationen werden betrieben von: der Universität Bielefeld, der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Hamburg, dem Max-Planck Institut für Radioastronomie in Bonn, dem Max-Planck Institut für Astrophysik in Garching, der Thüringer Landessternwarte, dem Astrophysikalischen Institut Potsdam und dem Forschungszentrum Jülich. Gefördert wird LOFAR in Deutschland von der Max-Planck-Gesellschaft, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, den zuständigen Ministerien der beteiligten Bundesländer, darunter das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen, und von der Europäischen Union.

Pressemitteilung des DESY (mit Videos): http://www.desy.de/aktuelles/news_suche/index_ger.html?openDirectAnchor=1619&two_columns=0

Originalveröffentlichung: Needle-like structures discovered on positively charged lightning branches; Brian Hare, Olaf Scholten et al.; „Nature“, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1086-6

 

 

M87 observed with different radio telescopes

 
 Messier 87 seen with 'different eyes'.  Left: LOFAR image at a wavelength of 6 Meters. From the central bright spot two jets with sizes >50000 light years emerge on opposite sides. Their origin is the central black hole. Right: The VLA and VLBA images taken at wavelengths of 20cm and 7mm zoom in on details of the emerging jets. The  EHT observation made at 1.3 mm finally resolved the jets birthplace.
 

For the first time a super-massive black hole located in the center of the galaxy Messier 87 was directly imaged. The image was taken in April 2017 by an array of several telescopes spread over the whole Earth at a wavelength of ~1 millimeter. The telescopes formed together the "Event Horizon Telescope" to make this observation. The image shows a ring-like structure with a dark central region, which is the black hole’s shadow. The shadow is caused by the bending and capture of light by the event horizon. This horizon marks the border to the inside of the black hole, from where no matter or radiation is able to escape. The bright emission ring has a diameter of 42 micro arcsec. A black hole with a mass of 6.5 billion solar masses is required to create the size of the shadow.

The shadow of the black hole in M87 observed with the Event Horizon Telescope (EHT), an array of eight ground-based radio telescopes located in Chile, Mexico, Spain, U.S., and at the South Pole (@ EHT-collaboration).

 

Further reading:

Max-Planck-Institut für Radioastronomie: Press release.  --  (in German)

 

 

 

Die am Projekt „Square Kilometre Array“ (SKA) beteiligten Länder sind heute in Rom zusammengekommen, um ein internationales Abkommen zu unterzeichnen, das die Gründung einer intergouvernementalen Organisation (IGO) zur Realisierung des größten Radioteleskops der Welt zum Inhalt hat. Die radioastronomische Forschergemeinschaft in Deutschland ist interessiert an einer Teilnahme am SKA-Projekt und beteiligt sich an Vorläuferprojekten wie dem gerade eröffneten MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika.

Verträge in einer finanziellen Höhe von etwa 700 Millionen Euro zur Konstruktion des SKA werden ab Ende 2020 an Firmen und Anbieter in den Mitgliedsstaaten des SKA gehen und einen substantiellen Ausgleich für die investierten Mittel darstellen. Darüber hinaus sind Spinoff-Effekte aus Design und Aufbau des SKA zu erwarten. Auf der Basis der Designarbeiten wurden bereits Startup-Unternehmen gegründet, und es werden sich Auswirkungen weit über die Astronomie hinaus ergeben.

Über 1000 Ingenieure und Wissenschaftler aus 20 Ländern waren in den vergangenen fünf Jahren an den Designarbeiten für das SKA beteiligt. Neue Forschungsprogramme, Ausbildungsinitiativen und Kollaborationen in einer Reihe von Ländern haben begonnen, um die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren zu trainieren.

Die deutsche Forschergemeinschaft ist seit den 1990er Jahren an der Entwicklung des Projekts beteiligt. Das wurde mit der Erstellung einer Prototypantenne für den höheren Frequenzbereich am SKA fortgesetzt, die von der deutschen Industrie entwickelt wurde und erst kürzlich von der Max-Planck-Gesellschaft zum SKA-Standort in Südafrika verschickt wurde. Die Gemeinschaft trägt mit Unterstützung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung zu wissenschaftlichen Untersuchungen mit MeerKAT und der SKA/MPG-Prototypantenne bei.

 

Presseerklärung: https://www.mpifr-bonn.mpg.de/mitteilungen/2019/3

 

Astronomers publish a new sky map detecting a vast number of previously unknown galaxies.

An international team of more than 200 astronomers from 18 countries, among them scientists from many GLOW institutes,
has published the first phase of a major new radio sky survey at unprecedented sensitivity using the Low Frequency
Array (LOFAR) telescope. The survey reveals hundreds of thousands of previously undetected galaxies, shedding new
light on many research areas including the physics of black holes and how clusters of galaxies evolve. A special
issue of the scientific journal Astronomy & Astrophysics is dedicated to the first twenty-six research papers
describing the survey and its first results.

GLOW is the German Long Wavelength Consortium, which coordinates and organises the German contributions to the
International LOFAR Telescope.  

Pressemitteilung der Universität Bielefeld (in German)
Pressemitteilung der Ruhr-Universität Bochum (in German)
Pressemitteilung des Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn (in German) | Press release (in English)
Pressemitteilung der Hamburger Sternwarte (in German)
Pressemitteilung des Forschungszentrum Jülich (in German)
Pressemitteilung der Thüringer Landessternwarte Tautenburg (in German)

 

The LOFAR Long Term Archive is one of the largest collections of scientific data. Retrieving and analysing the data is a challenge, in particular due to the huge data volumes. As reported by the MDR, the Thüringer Landessternwarte Tautenburg collaborates with DLR Institute for Data Science to find more efficient ways to handle the huge data sets:

  https://www.mdr.de/wissen/videos/Daten-aus-dem-All100.html

A new webpage on LOFAR surveys has been released to give access for astronomers to papers and data releases relating to sky surveys made with the LOFAR interferometer. The current content focuses on the ongoing HBA 120-168 MHz Tier-1 survey, which is referred to as the LOFAR Two-metre Sky Survey (LoTSS).

The 2018 Red Book on SKA Cosmology has been published (press release). It complements and extends on the cosmology chapter in the SKA Science Book from 2015.

The Bielefeld Cosmology and Astroparticle Physics group contributed to the study of how SKA will enable us to better probe the most fundamental assumptions of modern cosmology.

The Square Kilometre Array will be able to measure the kinematic radio dipole. A dipolar anisotropy is expected due to the motion of the Solar system with respect to the cosmic rest frame of matter. The figure shows the result of 1000 simulations of the reconstructed dipole measured from a wide area SKA survey, with and without identification of local cosmic structures. This measurement allows for a critical test of the cosmological principle, the foundation of all of modern cosmology.

 

Since 2015 an antenna field of the largest European radio telescope LOFAR is operating in Norderstedt (Schleswig-Holstein). This LOFAR station is operated by the Hamburger Sternwarte (Universität Hamburg) and the Fakultät für Physik of Bielefeld University. Together with  50 similar stations creating a network spread over Europe stunning images of radio outflows from galaxies are now routinely obtained. Graduate student Amanda Wilber and Prof. Marcus Brüggen report on their exciting discoveries in a new video clip.

At the meeting of Board of the International LOFAR Telescope (ILT) on Monday, 16 April 2018, Italy has officially become a member of the ILT. Moreover,  the Italian National Institute for Astrophysics (INAF) has announced to build a LOFAR station at the Medicina Radio Observatory site, 30 kilometres from Bologna. This will significantly improve the image quality since the distribution of international stations becomes much more roundish. 

Read more on http://www.astron.nl/lofar-crosses-alps-italy-joins

 

 

The GLOW consortium welcomes two new members: On Monday, March 12, Jochen Weller and Stefan Wagner signed the GLOW Agreement for the Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München and the Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, respectively, at the occasion of a meeting on the radio telescope MeerKAT. At the meeting in Würzburg the partners of the Verbundforschungsprojekt D-MeerKAT discussed the exiting prospects with upcoming MeerKAT telescope. The research groups of Jochen Weller and Stefan Wagner are already significantly involved in D-MeerKAT project. 

 

Stefan Wagner, Ralf-Jürgen Dettmar, Jochen Weller und Matthias Hoeft, Photo: M.Hoeft
Page 1 of 4