Chinas FAST-Teleskop, das weltweit größte Einzel-Radio-Dish-Teleskop, ist jetzt voll betriebsbereit
Nach jahrelanger Bauzeit ist Chinas neues Radioteleskop im Einsatz. Das Teleskop mit dem Namen FAST (Five-Hundert-Meter Aperture Spherical Radio Telescope) hat die doppelte Sammelkraft des Arecibo-Observatorium in Puerto Rico, das eine 305-Meter-Schüssel hat. Bislang war Arecibo die weltweit größte Radioschüssel dieser Art.
FAST besteht aus 4.450 einzelnen Paneelen und liegt in einem natürlichen Becken namens Dawodang Depression in Guizhou im Südwesten Chinas. Es ist eine feste 500-Meter-Antenne, die nicht ausgerichtet werden kann, und es ist nicht nur das empfindlichste Abhörgerät der Welt, sondern auch das weltweit größte Radioteleskop mit gefüllter Blende. (Der Russe Ratan-600 Radioteleskop ist eine andere Art von Design, und obwohl seine Grundfläche größer ist, ist es nicht so empfindlich.)
Es gibt jedoch noch eine kleine Hürde für die Einrichtung. Ende September wird FAST einer letzten Überprüfung unterzogen.
„Schnell ist seit April 2019 für chinesische Astronomen geöffnet. Nach der National Construction Acceptance wird es für Astronomen auf der ganzen Welt geöffnet.“
JIANG Peng, Chefingenieur von FAST.
„Wir erwarten voll und ganz eine erfolgreiche Überprüfung auf nationaler Ebene, und dann werden wir von einem Bauprojekt zu einer vollständigen Einrichtung übergehen“, sagte LI Di, leitender Wissenschaftler von FAST und Leiter der Radioastronomie-Abteilung der National Astronomical Observatories of Chinese Akademie der Wissenschaften (NAOC). NAOC überwacht FAST.
„Unsere Hoffnung für FAST ist eine Politik des offenen Himmels mit dem Ziel, die Arbeit der Menschheit voranzutreiben.“
LI Di, FAST-Chefwissenschaftler.
In dieser abschließenden nationalen Überprüfung muss FAST nachweisen, dass es seine ursprünglichen Spezifikationen erfüllt. Diese Spezifikationen wurden erstmals 2008 im Designvorschlag des Teleskops festgelegt. Das NAOC sagt, dass FAST in einer Anfang 2019 durchgeführten Überprüfung bereits genauso empfindlich ist, wenn nicht sogar mehr, als die ursprüngliche Designspezifikation.
Das Arecibo-Observatorium der NSF in Puerto Rico war das größte Radioteleskop der Welt. Mit der Fertigstellung von Chinas FAST ist es nun das zweitgrößte seiner Art. Bildnachweis: NAIC
„Sobald wir diese Überprüfung bestanden haben, wird FAST zu einem akzeptierten Teleskop für die Erforschung des Universums“, sagte JIANG Peng, Chefingenieur von FAST und stellvertretender Direktor des FAST Operation and Development Center, NAOC. „Schnell ist seit April 2019 für chinesische Astronomen geöffnet. Nach der National Construction Acceptance wird es für Astronomen auf der ganzen Welt geöffnet.“
Sowohl LI als auch Jiang betonen die internationale Zusammenarbeit, wenn es um den Einsatz von FAST geht. Wie LI in einer Pressemitteilung sagte: „Unsere Hoffnung für FAST ist eine Politik des offenen Himmels mit dem Ziel, die Arbeit der Menschheit voranzutreiben.“
Obwohl FAST vollständig von der chinesischen Regierung finanziert wurde, arbeiteten andere Organisationen wie die australische Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization an dem Projekt mit. Aber während LI und Jiang dafür sind, internationalen Wissenschaftlern Zugang zu gewähren (sie haben beide mit dem Arecibo-Teleskop und mit Radioteleskopen in Australien gearbeitet), ist noch nicht klar, wie sich das entwickeln wird. Entscheidungen über die Nutzung werden der Regierung Chinas überlassen.
Russlands Radioteleskop RATAN-600. Es besteht aus einem Reflektorring mit 600 Metern Durchmesser, der Funkwellen auf eine einzelne konische Speiseantenne in der Mitte fokussiert. Bildquelle: Von ????????? ? ??????? – Datei:RATAN 600.jpg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38674396
Radioteleskope gibt es seit etwa 1937, als der Amateurastronom Grote Reber eines in seinem Hinterhof in Illinois baute. Es war eine 9-Meter-Parabel und gilt als der Beginn der Radioastronomie.
Radioteleskope sind heute riesige Installationen. Einige sind monolithisch wie FAST und Arecibo, während andere Ansammlungen einzelner Gerichte sind, die eine große Fläche abdecken, wie das Very Large Array in New Mexico mit 28 separaten 25-Meter-Schalen.
Grote Rebers 9-Meter-Radioteleskop in seinem Hinterhof in Illinois. Es war das erste Radioteleskop der Welt. Bildnachweis: Von Grote Reber – http://www.nrao.edu/whatisra/hist_reber.shtml, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4274131
Radioteleskope werden verwendet, um eine Vielzahl von astronomischen Objekten zu untersuchen. Sie sind möglicherweise am besten für die Erkennung von Fast Radio Bursts (FRBs) und Pulsaren bekannt.
ZU Drücken Sie entsteht, wenn ein Riesenstern zu einem rotierenden Neutronenstern kollabiert. Bei seiner Rotation sendet der Neutronenstern einen Strahl intensiver Strahlung aus. Dieser Strahl ist visuell nicht zu sehen, aber Radioteleskope wie FAST können darauf lauschen. Durch die Überwachung des Pulsars mit einem leistungsstarken Radioteleskop wie FAST können Astronomen auch andere Phänomene wie Gravitationswellen kennenlernen.
Schnelle Radio-Bursts sind transiente Pulse von Radiowellen, die zwischen einem Bruchteil einer Millisekunde und mehreren Millisekunden dauern. Viele FRBs wurden entdeckt, sogar drei, die sich wiederholen. Ihr genauer Ursprung ist jedoch bisher ein Rätsel, obwohl sie anscheinend von außerhalb der Milchstraße stammen. Obwohl ihre Signale schwach sind, sobald sie die Erde erreichen, sind sie extrem energiegeladen; viel mehr als Pulsare. FAST wird hoffentlich unser Verständnis von FRBs verbessern.
„Diese Beobachtungen könnten unser Verständnis der Hochenergiephysik, der Sternenentwicklung und der Galaxienentwicklung verbessern.“
JIANG Peng, Chefingenieur von FAST
FAST arbeitet schon seit einiger Zeit wissenschaftlich, auch wenn es seine abschließende Überprüfung noch nicht bestanden hat. Wissenschaftler, die damit arbeiten, haben bereits 130 neue Pulsar-Kandidaten entdeckt und 93 davon mit anderen Radioteleskopen bestätigt. Dies sind großartige Ergebnisse, insbesondere im Vergleich mit der Anlage Arecibo, die seit 1968 200 Pulsare entdeckt hat.
Tatsächlich hat die Leistungsfähigkeit und Empfindlichkeit von FAST auch andere Ergebnisse gebracht. Am 29. August entdeckte es mehr als ein paar Dutzend Ausbrüche von FRB 121102 , die die erste sich wiederholende FRB-Quelle ist, die jemals entdeckt wurde. Andere große Radioteleskope auf der ganzen Welt überwachen FRB 121102 seit seiner ersten Entdeckung im Jahr 2012, aber FAST ist das erste Teleskop, das so viele Ausbrüche in so kurzer Zeit erkennt. Das Wissenschaftsteam von FAST analysiert die Daten dieser Entdeckungen und hofft, etwas Licht in die Herkunft der FRBs zu bringen.
„Unser Ziel ist es, aufzuholen“, sagte LI. 'Und schließlich jedes Jahr Hunderte von neuen Entdeckungen machen.'
FAST-Astronomen werden seine Kraft auch nutzen, um im Weltraum nach Wasserstoff zu suchen. Wasserstoff ist sowohl das häufigste als auch das älteste chemische Element. „Wir werden merkwürdige Emissionen entdecken“, sagte JIANG. „Diese Beobachtungen könnten unser Verständnis der Hochenergiephysik, der Sternenentwicklung und der Galaxienentwicklung verbessern.“
FAST wird außerdem zwei Himmelsdurchmusterungen durchführen, die etwa fünf Jahre dauern werden. Allein die Analyse all dieser Daten wird weitere zehn Jahre dauern. Dennoch gibt es, wie JIANG sagt, Raum für Flexibilität im Betriebsplan des Teleskops, um alle Überraschungen zu verfolgen, die auftauchen. Die Durchmusterungen werden etwa die Hälfte der Beobachtungszeit des Teleskops beanspruchen und lassen Raum für Ziele wie die Suche nach Exoplaneten mit Magnetfeldern, die wahrscheinlich lebenswichtig sind.
Das im Bau befindliche FAST-Radioteleskop in der Dawodang-Senke in Guizhou, China. Bildquelle: NAOC
„Diese Programme sind unkompliziert und tragen der Forschung Rechnung, die wir planen können“, sagte LI. „Aber es gibt immer bekannte Unbekannte und unbekannte Unbekannte, die Kreativität in der Planung erfordern.“
JIANG und LI sagen, dass sie erleichtert und aufgeregt sind, die letzte Überprüfung abgeschlossen zu haben und mehr Astronomen damit beginnen zu lassen. Sie sagen auch, dass FAST das Ergebnis des schnellen technologischen und wissenschaftlichen Fortschritts in China in den letzten Jahrzehnten ist.
„Wir profitieren vom enormen Fortschritt der Infrastruktur sowohl in Wissenschaft als auch in Technologie“, sagte LI. „Wir sind auch ein Mitwirkender. Wir hoffen, weiterhin dazu beitragen zu können, FAST nicht nur zu einem erfolgreichen Bauprojekt zu machen, sondern auch zu etwas, das ein weltweiter Meilenstein in der Radioastronomie sein kann.“
Es gab bereits einen Einreichungsprozess für Wissenschaftler, die FAST für ihre eigene Forschung nutzen möchten. Dabei gingen bei FAST 133 Vorschläge ein, an denen über 500 Wissenschaftler beteiligt waren. In Zukunft ist mit einem konstanten Fluss wissenschaftlicher Arbeiten auf der Grundlage von FAST-Daten zu rechnen.
