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    Startschuss für ein Teleskop der Superlative

    15.03.2019

    Es soll das größte Radioteleskop auf der Erde werden und fundamentale Lücken im Verständnis des Universums schließen: das „Square Kilometre Array“ (SKA). An dem Projekt beteiligt ist auch der Würzburger Astronom Karl Mannheim.

    Künstlerischer Eindruck des Radioteleskops bei Nacht, das aus verschiedenen Antennen bestehen wird. Diese verteilen sich über etliche Länder auf der Nord- und Südhalbkugel der Erde.
    Künstlerischer Eindruck des Radioteleskops bei Nacht, das aus verschiedenen Antennen bestehen wird. Diese verteilen sich über etliche Länder auf der Nord- und Südhalbkugel der Erde. (Bild: SKA Organisation/Swinburne Astronomy Productions)

    Superlative reihen sich aneinander, wenn das Square Kilometre Array (SKA) beschrieben wird: Es soll das größte Radioteleskop und die größte Wissenschaftseinrichtung auf der Erde werden. Eine bisher unerreichte Fülle von Beobachtungsdaten soll es liefern, für deren Verarbeitung die schnellsten Supercomputer der Erde erforderlich sein werden. Als eines der größten wissenschaftlichen Projekte in der Geschichte soll es die besten Wissenschaftler, Ingenieure und Entscheidungsträger zusammenbringen. Und es wird einen Blick ins Universum mit einer Empfindlichkeit ermöglichen, die noch nie zuvor erreicht wurde.

    Grundstein für die internationale Zusammenarbeit gelegt

    Eine Art „offizieller Startschuss“ für das gewaltige Projekt ist jetzt gefallen: Am 12. März haben in Rom Vertreter von sieben Staaten ein internationales Abkommen unterzeichnet, das die Gründung einer intergouvernmentalen Organisation (IGO) zur Realisierung des SKA zum Inhalt hat. „Rom wurde auch nicht an einem Tag erbaut. Entsprechend werden der Entwurf, der Aufbau und schließlich der Betrieb des größten Teleskops der Erde jahrzehntelange Anstrengungen, Sachkenntnis, Innovation, Durchhaltevermögen und globale Zusammenarbeit erfordern. Heute haben wir den Grundstein dafür gelegt, um das SKA schließlich Wirklichkeit werden zu lassen“, sagte Dr. Catherine Cesarsky, die Vorsitzende des SKA-Leitungsgremiums, anlässlich der Unterzeichnung.

    Auch wenn Deutschland nicht zu den Unterzeichnern dieses Abkommens gehört, sind deutsche Wissenschaftler dennoch am SKA-Projekt beteiligt. Die spezielle Herausforderung besteht dabei in der Bewältigung der gewaltigen Datenmengen, die das Teleskop produzieren wird, wobei auch Künstliche Intelligenz und neuartige Computer-Architekturen zum Einsatz kommen sollen. Dafür wollen die Forscher einen „Verein für datenintensive Radioastronomie“ (VDR) gründen, an dem neben der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) unter anderem die HTW Berlin, die Universitäten Bielefeld und Bonn, die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, die TU Dortmund, die Universität Hamburg, das Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, die Sternwarte Tautenburg und die Max-Planck-Gesellschaft beteiligt sind. 

    Ein Schwerpunkt der Würzburger Astronomie besteht in einer Erweiterung von SKA durch die Interferometrie mit langen Basislinien. So ist Professor Matthias Kadler Sprecher einer Kollaboration, die bereits seit vielen Jahren höchstauflösende Beobachtungen von Galaxien der südlichen Hemisphäre mit Radioteleskopen in Südafrika, der Antarktis, Australien und Chile erfolgreich durchführt.

    Breite Unterstützung durch deutsche Astronomen

    Die Vereinsgründung geht auf die Initiative der SKA-Arbeitsgruppe des Deutschen Konsortiums für langwellige Radioastronomie (GLOW) zurück, deren Vorsitzender Professor Karl Mannheim, Inhaber des Lehrstuhls für Astronomie an der JMU, ist. Er sagt: „Unter den deutschen Astronomen gibt es eine breite Unterstützung für die Beteiligung an SKA.  Mit SKA werden wir lernen, neue Wege bei der Erforschung des Universums mithilfe maschinellen Lernens zu gehen. Bislang verborgene Objekte und Strukturen werden zum Vorschein kommen, die uns helfen werden, unser rätselhaftes Universum besser zu verstehen.“

    Ein Interview mit Karl Mannheim zum Thema "Big Data braucht eine Computerrevolution" finden Sie hier.

    Und schon heute ist Deutschland über die Max-Planck-Gesellschaft an MeerKAT, einem Antennenfeld in Südafrika, beteiligt, das zu einem späteren Zeitpunkt Bestandteil von SKA werden soll. Deutsche Universitäten nehmen an der Forschung mit MeerKAT auch im Rahmen der Verbundforschung des Bundesbildungsministeriums (BMBF) teil. Darüber  hinaus soll der Verein für datenintensive Radioastronomie in Absprache mit dem BMBF die Voraussetzungen für eine (assoziierte) Beteiligung Deutschlands an SKA schaffen, indem er als Vertragspartner für alle deutschen Gruppen auftritt.

    Das Square Kilometre Array

    Das SKA wird sich nach seiner Fertigstellung über drei Kontinente auf der Nord- und Südhalbkugel erstrecken. Seine beiden Beobachtungsnetzwerke mit Hunderten von Parabolspiegeln und Tausenden von Einzelantennen werden sich über Hunderte von Kilometern in Australien und Südafrika ausdehnen. Das Hauptquartier der Einrichtung hat seinen Sitz in Großbritannien.

    „Es gibt nur eine geringe Anzahl von Schlüsseleinrichtungen zur Erforschung der Physik im 21. Jahrhundert“, erklärt Michael Kramer, der Leiter der Forschungsabteilung „Radioastronomische Fundamentalphysik“ im Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie. „Das SKA wird in einer Linie stehen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop, dem Large Hadron Collider am CERN, sowie den LIGO/VIRGO-Gravitationswellendetektoren und der nächsten Generation riesiger optischer Teleskope wie dem ESO-ELT.“

    Fundamentale Wissenslücken schließen

    Mit dem SKA wird es möglich sein, fundamentale Lücken im Verständnis des Universums zu schließen. Beispielsweise wird es Astronomen die Erforschung von Gravitationswellen und Tests von Einsteins Relativitätstheorie unter extremen Bedingungen ermöglichen. Weitere Forschungsschwerpunkte umfassen die Natur der bisher rätselhaften schnellen Radiostrahlungsausbrüche, die Entwicklung des Universums über Milliarden von Jahren, die Kartierung von Hundert Millionen von Galaxien sowie die Suche nach Anzeichen für Leben im Universum.

    Dabei wird das Teleskop eine gewaltige Menge von Beobachtungsdaten produzieren. Wissenschaftler gehen davon aus, dass pro Jahr mehr als 600 Petabyte – also 600 Billiarden Byte – gespeichert und an die weltweite Wissenschaftsgemeinde verteilt werden müssen. Weltweit arbeiten bereits jetzt Wissenschaftler und Ingenieure an dem Design und der Entwicklung eines Systems, das die entsprechende Rechenleistung liefert und die benötigte Netzwerktechnologie zur Verfügung stellt. Immerhin könnte das Projekt mehr Datenverkehr generieren als das gesamte Internet derzeit.

    Kontakt

    Prof. Dr. Karl Mannheim, Lehrstuhl für Astronomie
    T: +49 931 31-85030, mannheim@astro.uni-wuerzburg.de

    Von Gunnar Bartsch

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