Radioastronomie: von Amateurwurzeln zu weltweiten Gruppen – Physics World

Ich habe in letzter Zeit viel über meine Identität nachgedacht. Wenn mich jemand fragt, was ich mache, beschreibe ich mich als Radioastronom, Kosmologe oder Astrophysiker – je nachdem, in welcher Stimmung ich bin und mit wem ich spreche. Aber ich hatte bei keiner dieser Optionen wirklich das Gefühl, dass ich voll dazugehöre. Es schien mir, dass meine Suche nach den ersten Sternen mithilfe von Radiodaten nicht ganz zu den angespannten Diskussionen der Kosmologen über Inflationsparadigmen und dunkle Energie passte. Auch beim Besuch von Radioteleskopen ging mir der Jargon von „Empfänger“ und „Gewinn“ durch den Kopf.

„Radioastronom“ ist ein merkwürdiger Ausdruck, da man selten hört, dass sich Wissenschaftler so eng mit einer anderen Wellenlänge befassen. Den Ausdruck „Gammastrahlen-Astronom“ habe ich zum Beispiel noch nie gehört. Doch als ich im letzten Jahr Gruppen von Amateurradioastronomen besuchte, wurde mir klar, dass ich noch nicht über die Fähigkeiten verfüge, mich selbst einen echten „Radioastronomen“ zu nennen. Das Label ist ein Ehrenzeichen, das man sich nicht allein durch die Nutzung von Daten von Radioteleskopen verdienen kann.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg" data-caption="Das moderne Gesicht Das Karl G Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico, USA, wurde zwischen 1973 und 1981 gebaut. Seine 28 Radioteleskope mit jeweils einer 25-m-Schüssel sind in einem Y-förmigen Interferometer angeordnet. (Mit freundlicher Genehmigung: Bettymaya Foott, NRAO/AUI/NSF)“ title=“Klicken Sie hier, um das Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from- amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg“>

Ich bin aktives Mitglied der Square Kilometre Array Observatorium (SKAO), ein internationales Radioteleskop, das derzeit in Südafrika und Westaustralien gebaut wird. Obwohl der Hauptsitz des Projekts das Jodrell Bank Observatory im Vereinigten Königreich ist, ist das SKAO ein globales Projekt mit Partnerschaften, die sich von Australien, China, Italien und den Niederlanden bis nach Portugal, Südafrika, Spanien, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich erstrecken.

Astronom versus Ingenieur

Laut Astrophysiker Philip Diamond, Generaldirektor der SKAODie Anrufe und Meetings des Projekts erstrecken sich oft über etwa 20 Zeitzonen. Bei einem derart globalen und bevölkerungsreichen Observatorium ist es nicht verwunderlich, dass viele der Personen, die das SKA-Projekt leiten, einen geschäftlichen Hintergrund haben. Diamond witzelte einmal halb im Scherz, dass manche noch nie ein Teleskop berührt hätten. Aber das ist keine schlechte Sache – sie sind nicht aus Liebe zu den Sternen hier. Sie sind dort, weil sie wissen, wie man komplexe Unternehmen am Laufen hält, sodass der Endbenutzer (wie ich) rechtzeitig über hochwertige Daten verfügt.

Diamond hat sich zweifellos die Auszeichnung „Radioastronom“ verdient – ​​er hat tatsächlich zu diesem Thema promoviert und war im Laufe seiner Karriere bei den meisten großen Radioeinrichtungen der Welt tätig. Wenn man mit ihm spricht, wird klar, dass er das Wesentliche der Instrumente ebenso liebt wie die Wissenschaft, die sie ermöglichen. Unten in der Hierarchie sind nicht alle so breit aufgestellt. Bis auf wenige Ausnahmen gibt es eine klare Trennung zwischen Astronomen und Ingenieuren.

Die beiden Konsortien Ingenieurwesen und Wissenschaft veranstalten sogar getrennte Konferenzen. Ich glaube jedoch nicht, dass jemand Ihre Lötfähigkeiten beim Ingenieurstreffen auf die Probe stellen würde, um Ihnen Zugang zu gewähren. Obwohl ich vor vielen Jahren an einer Ingenieurkonferenz teilgenommen habe, gehöre ich fest zum wissenschaftlichen Lager und kann Ihnen sagen: Manchmal fühlt sich diese Spaltung eher wie eine Kluft an. Die Ingenieure beklagen die Wissenschaftler, die zu viel verlangen und die Grenzen der Technologie nicht verstehen. Währenddessen verzweifeln die Wissenschaftler auf den Wissenschaftskonferenzen lautstark an Antennenänderungen, die ihre eigenen wissenschaftlichen Ziele beeinträchtigen, und beschweren sich darüber, dass die Ingenieure das wissenschaftliche Potenzial nicht verstehen, das damit verschwendet wird.

Diese Gespräche gibt es nicht nur bei der SKA, aber sie sind ausgeprägt, weil die Zusammenarbeit so groß ist. Die überwiegende Mehrheit der beteiligten Forscher sind an ihren Universitäten und Unternehmen auf der ganzen Welt ansässig und nicht an einem Ort, an dem sie die Chance haben könnten, sich zu treffen und den Tribalismus zu mildern.

In vielerlei Hinsicht erleben wir, wie die Radioastronomie zu ihren Wurzeln zurückkehrt, die mit einer unsicheren Verbindung zwischen Astronomie und Elektrotechnik begannen. Es dauerte eine Weile, bis Wissenschaftler auf diesen beiden Gebieten lernten, zusammenzuleben und ihren akademischen Nachwuchs zu unterrichten – aber schließlich brachten die Universitäten fertige Radioastronomen hervor, die die großen Radioanlagen der 1960er Jahre und darüber hinaus schufen.

Freizeitwurzeln

Pionier der Radioastronomie war Bell Labs-Ingenieur Karl Jansky und die britischen Wissenschaftler James Stanley Hallo und Bernhard Lovel (siehe Kästchen unten). Ihre ersten Entdeckungen waren nur dank der Zusammenarbeit von Elektroingenieuren, Astronomen und Amateuren möglich. Aber da die groß angelegte Radioastronomie immer mehr zu einer Zusammenarbeit zwischen zwei starken Spezialgebieten wird – Ingenieuren auf der einen und Wissenschaftlern auf der anderen –, was ist mit den Alleskönnern, den Amateuren? Gibt es noch Platz für die Gruppe, die bei der Entstehung des Fachgebiets eine so entscheidende Rolle gespielt hat?

Das Wort „Amateur“ hat zwei gemeinsame Bedeutungen: „jemand, der eine Beschäftigung, ein Studium, eine Wissenschaft oder einen Sport als Zeitvertreib und nicht als Beruf betreibt“ und „jemand, dem es an Erfahrung und Kompetenz in einer Kunst oder Wissenschaft mangelt“. Von der Gartenarbeit bis zum Heimwerken gibt es viele Fähigkeiten, bei denen ich sowohl unbezahlt als auch inkompetent bin, und deshalb muss es tiefer gehen. Tatsächlich ist die lateinische Wurzel des Wortes Amateur, was „Liebhaber“ bedeutet. Ein Amateur zu sein bedeutet im wahrsten Sinne des Wortes, es zu lieben und eine Leidenschaft dafür zu haben.

Es stellte sich heraus, dass ich diejenigen, die Amateurhobbys betreiben, zu Unrecht beurteilt hatte, nicht zuletzt auf dem Gebiet, von dem ich dachte, ich wüsste es besser als jeder andere: Radioastronomie. Amateurastronomen werden vielleicht nicht bezahlt oder schreiben hochkarätige wissenschaftliche Arbeiten, aber das Klingeln eines Meteors und das Zischen der Milchstraße in ihren Kopfhörern lassen sie vor Freude strahlen.

Auf der Suche nach einem modernen Äquivalent des bahnbrechenden US-amerikanischen Amateurradioastronomen Grote Reber (siehe Kasten oben) stieß ich auf zahlreiche Verbände von Amateurradioastronomieclubs, die alles beobachteten, von den galaktischen Spiralarmen bis hin zu erstaunlicherweise Pulsaren. Nach Gesprächen mit einigen – darunter dem Britische Amateurastronomie-Radioastronomiegruppe, der Lincoln Amateur Astronomy Clubund der Sutton und Mansfield Amateur Astronomy Club – Mir wurde klar, dass ich mich nirgendwo mehr als Amateur fühle als in einem Amateur-Astronomieclub.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-5.jpg" data-caption="Leidenschaftliches Projekt Der Amateurfunkastronom Laurence Newell baut derzeit in Suffolk, Großbritannien, als Ruhestandsprojekt ein Observatorium, das er „Area Fifty One and Three Quarters“ nennt. Die Sternwarte besteht aus mehreren gespendeten Parabolantennen in verschiedenen Bauzuständen. Dazu gehören zwei voll steuerbare 4-m-Antennen (die mit Aufwand auch für den Pulsarempfang genutzt werden können) und zwei 3-m-Antennen, die als Interferometer bei 1420 MHz fungieren. Newell entwickelt außerdem einen Empfänger für die Schumann-Resonanzen. (Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Laurence Newell)“ title=“Klicken Sie hier, um das Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to -worldwide-groups-physics-world-5.jpg“>

Wenn ich solche Gruppen treffe, muss ich tatsächlich auf die Mitglieder wie eine große Enttäuschung wirken; nicht, dass sie mir jemals solche Gefühle vermitteln würden. Die in diesen Clubs ansässigen optischen Astronomen tun normalerweise gut daran, sich von ihren schockierten Pausen zu erholen, nachdem ich zugebe, dass ich nicht weiß, auf welchen Planeten, welches Sternbild oder welchen Stern sie zeigen, während die Funkamateure höflich versuchen, meine mangelnde Erfahrung im Bauen zu überwinden oder Wartung von Radioteleskopen.

Schüsseln schmücken Dächer, Drahtseile erstrecken sich über Pfosten und Antennen aller Formen zeigen in den Himmel. Die Technologie ist so einfach und vertraut, dass man leicht annehmen kann, dass die Menschen in den Schuppen nur versuchen, einen kostenlosen Radio- oder Fernsehdienst anzuzapfen. Ich bin jedoch ganz aufgeregt, wenn ich die Antennen sehe, die so geformt sind, dass sie die Stürme des Jupiter auffangen oder ankommende Sonneneruptionen messen.

Die Menschen, die diese Teleskope ehrenamtlich warten, sind meist Rentner, die früher in Bereichen wie Elektrotechnik oder Radarwissenschaft gearbeitet haben. Sie sind Experten für terrestrische Funktechnologie, die nach ihrer Pensionierung ihre Geräte drehten, um nach oben zu schauen – entweder aus reiner Herausforderung oder, weil ihre Ärzte ihnen sagten, sie sollten ihre riesigen optischen Röhren nicht länger über dunkle, eisige Felder tragen.

Es gibt immer noch viele professionelle Radioastronomen, deren Kenntnisse über ihre Antennen an Pferdegeflüster grenzen – aber ich habe sie meist an den älteren, kleineren Teleskopen und seltener bei meiner Akademikergeneration getroffen. In großen Kooperationen sind solche Radioastronomen aufgrund der Notwendigkeit der Größenordnung heutzutage selten. Meiner Meinung nach ist das ein Verlust. In den kalten, heruntergekommenen Schuppen der Amateurgruppen entdeckte ich den Geist der Radioastronomie wieder. Hier waren die wahren Radioastronomen, Amateure oder nicht.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-6.jpg" data-caption="Citizen Science Das Britisches Meteor-Leuchtfeuer ist ein Citizen-Science-Projekt zum Aufbau eines Systems zur Untersuchung von Meteoren und der Ionosphäre. Es besteht aus einem Leuchtfeuer in der Nähe von Nottingham (links) und vier Empfängern im gesamten Vereinigten Königreich. In einer Zusammenarbeit zwischen Amateurfunk und Radioastronomie haben sowohl die Radio Society of Great Britain als auch die British Astronomical Association einen Kostenbeitrag geleistet, während Freiwillige das Projekt leiten. Nigel „Sparky“ Cunnington (rechts) kann die Spuren entdeckter Meteore im Radio Astronomy Centre am Sherwood Observatory, Großbritannien, betrachten, wo er Radioastronomie-Koordinator ist. (CC VON Phil Randall, mit zusätzlichen Informationen von Brian Coleman).“ title=“Klicken Sie hier, um das Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world -6.jpg“>

Die Geschichte spielt eine große Rolle über dem SKA-Hauptquartier am Jodrell Bank Observatory, das im Schatten des legendären Lovell-Teleskops liegt. Diese 76-Meter-Schüssel war einst die größte steuerbare Radioschüssel der Welt, als sie 1957 gebaut wurde, und die phänomenale Leistung ihrer Konstruktion bedeutet, dass sie seitdem nur von zwei Teleskopen übertroffen wurde (im Jahr XNUMX). Effelsberg, Deutschlandund der Green Bank Teleskop in West Virginia, USA).

Großflächige Radioteleskop-Arrays wie das SKA sind der entscheidende nächste Schritt, um Licht über größere Gebiete zu sammeln. Tatsächlich ist das SKA ein Interferometer, von dem ein Teil 130,000 Antennen in der Westaustralischen Wüste umfasst, die so miteinander verbunden sind, dass eintreffende langwellige Radiowellen einen riesigen Sammelbereich „sehen“, der die maschinentechnischen Einschränkungen einer physischen Schüssel umgeht.

Ein einzelnes Gericht lässt sich leicht vermenschlichen und lieben; Ich vermute, dass eine Anordnung von 130,000 Antennen weniger wahrscheinlich so viel Liebe und Loyalität hervorruft. Vielleicht entwickelt man Gefallen an der Antenne 118,456, die jeden Dienstag frech offline zu gehen scheint, aber es wird der Dateningenieur sein, der lacht. Der Astronom wird es wahrscheinlich nie erfahren.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-7.jpg" data-caption="Zukünftige Astronomie Künstlerische Darstellung geplanter SKA-Low-Stationen in Murchison, Westaustralien. Dieses Array wird 131,072 Niederfrequenzantennen mit einer Höhe von jeweils 2 m umfassen, die in 512 Stationen gruppiert sind. Die Komponenten werden auf der ganzen Welt gebaut. (Copyright: DISR)“ title=“Klicken, um Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide -groups-physics-world-7.jpg“>

Abtrünniger Radioastronom

Dieser Mangel an konsolidiertem Wissen gibt einigen Radioastronomen Anlass zur Sorge, da sie wissen, wie wichtig es ist, zu verstehen, wie Daten gesammelt werden. Ich habe einen solchen Astronomen in der Physikabteilung der University of California in Berkeley, USA, gefunden. Als Direktor davon Labor für Radioastronomie, Aaron Parsons hat wichtige Beiträge zu meinem Forschungsgebiet der ersten Sterne geleistet und eine Gruppe von Wissenschaftlern bei der Suche nach Radiosignalen aus dem frühen Universum geleitet. Für mich war der Rundgang durch sein Labor ein magisches Erlebnis. Ich flitzte umher, hob Bleche hoch und bewunderte verschiedene Antennen, während ich voller Verzückung zuhörte, während Parsons über jedes Stück sprach, als wäre er ein leidenschaftlicher Kunstkurator.

Aaron Parsons ist heute das, was ich mir gerne als abtrünniger Radioastronom vorstelle, der der Entwicklung des Fachgebiets hin zu globaler Zusammenarbeit den Rücken kehrt

Parsons äußert freimütig seine an Zynismus grenzende Besorgnis über große Kooperationen, da die Effizienz eine natürliche Spaltung des Fachwissens mit sich bringt. In der Tat ist er jetzt das, was ich mir gerne als abtrünniger Radioastronom vorstelle, der der Entwicklung des Fachgebiets hin zu globaler Zusammenarbeit den Rücken kehrt. Er verbringt seine Ferien sogar beim Camping allein oder mit seinem Sohn in abgelegenen Teilen der USA auf der Suche nach der perfekten Schlucht, über der er seine neueste, handgefertigte Antenne aufhängen kann.

Der Einfallsreichtum seiner Solo-Zusammenarbeit erinnert deutlich an Reber und Lovell. Parsons baut seine eigenen Instrumente und behält dabei immer im Hinterkopf, wie die Daten seiner Meinung nach aussehen werden. Er erzählt mir, dass es ihm schwer fallen würde, der Analyse eines anderen Wissenschaftlers zu vertrauen, es sei denn, dieser hätte die Antennen selbst gebaut. Man muss das Instrument kennen, um seinen Einfluss auf die Daten zu kennen, umso mehr denn je, wenn das kleinste kosmologische Signal durch eine falsche Modellierung eines Antenneneffekts ausgewaschen werden kann.

Radiopioniere: Die bleibende Rolle von „Amateuren“ in der Radioastronomie

Da wir jetzt in eine Ära der immensen Interferometrie eintreten, riskieren wir, die enge Verbindung zwischen Elektrotechnik und Astronomie aufzulösen. Tatsächlich ist das Wissen, das erforderlich ist, um Fachwissen in einem bestimmten Aspekt nachzuweisen, mittlerweile zu groß für eine einzelne Person oder sogar für ein einziges Doktorandenausbildungsprogramm. Das Glück einer dauerhaften Beziehung hängt davon ab, Zeit miteinander zu verbringen und offen zu kommunizieren. Große Observatorien wie das SKA werden nur dann gedeihen, wenn Wissenschaftler und Ingenieure ihr Wissen austauschen und das Fachwissen und die Liebe des anderen für ihr Handwerk respektieren. Das eine ohne das andere ist so gut wie nichts.

In mancher Hinsicht sind echte Radioastronomen eine aussterbende Rasse. Man findet sie vor allem an kleineren Teleskopen oder in Amateurvereinen; Es geht um das Töpfern zum Vergnügen, nicht um die Veröffentlichung oder den Untergang. Ich verstehe, warum große Kooperationen eine klare Trennung zwischen Ingenieuren und Astronomen erfordern, aber beide Seiten müssen ein wenig von der Sprache des anderen lernen, damit die wesentliche Verbindung der Geister nicht ins Wanken gerät. Ihr örtlicher Amateurastronomieclub könnte der beste Ort dafür sein.

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