Radioastronomie leicht gemacht – von Johannes Ebersberger

Das Video zeigt eigentlich ein statisches Radiobild der Milchstraße. Die Bewegungen im Bild sind nur eine Illusion. Die dynamische und ästhetische Wirkung wird erzielt durch einen Frequenzscan für alle Bildpunkte gleichzeitig. Das ist wie als wenn man an einem alten Radio die Sender durchdreht, nur eben für alle erfassten Himmelspunkte gleichzeitig ! Anders ausgedrückt, es wird die Frequenz in die Zeitdimension transformiert.

Das Bild ist eine Panoramaansicht des gesamten nördlichen Himmels bei der 21cm-Line des atomaren Wasserstoffs. Es zeigt links das Gebiet von Sternbild Jungfrau, links unterhalb der Mitte den Orion, rechts oberhalb der Mitte den Schwan und unten rechts den Schützen. Zur Orientierung wurden einige Sterne und Sternbilder künstlich eingeblendet, da die gewohnten Sterne im Radiobild unsichtbar sind. Die Zielkreuze zeigen die Positionen einiger bekannter Radioquellen. Die brodelnde blaue Fläche zeigt nur das Hintergrundrauschen und ein paar ganz schwache Funkstörungen. Als bunte Farberscheinung zeigt sich im Lauf des Videos die Wasserstoffstrahlung aus der Milchstraße. Störungen des Bildes durch Elektronikdrift, atmosphärischer Hintergrundstrahlung, Sonne, Mond, Wolken und anderen Kontinuumsquellen wurden mit einem simplen, aber trickreichen Kompensationsverfahren beseitigt. Die Aufnahme erfolgte mit meinem 2,65m-Parabolspiegel.

Darstellung des nördlichen Milchstraßenbandes in galaktischen Koordinaten (die Rohdaten wurden mit meinem 2.65m-Spiegel und dem Software-Defined-Radio „Airspy“ gewonnen).
a. Oben Pseudocolor-Bild der simplen Radiointensität in einem Frequenzband von 8 MHz um die 21cm-Linie des atomaren Wasserstoffs. Blau zeigt schwache Intesität, gelb und rot mittlere und schwarz bis weiß starke Radio-Intensität.
b. in der Mitte eine Farbkompositdarstellung der selben Daten, aber mit der reinen 21cm-Strahlung des atomaren Wasserstoffs im roten Kanal des Bildes und der Kontinuumsstrahlung im grünen Farbkanal. So lassen sich verschiedene Objekttypen schon anhand der Farbe im Bild unterscheiden. Also grün sind aktive Galaxienkerne und Supernovaüberreste und rot sind die interstellaren Wasserstoffwolken in der Milchstraße.
c. Farbkomposit mit Darstellung der Doppler-Verschiebung der 21cm-Linie des atomaren Wasserstoffs im Milchstraßenband. Rot heißt rotverschoben, also zu längeren Wellenlängen hin. Die Wellenzüge der Strahlung sind hier gedehnt. Der rote Bereich rechts im Bild zeigt einen inneren Spiralarm direkt neben dem Milchstraßenzentrum, der sich von uns wegbewegt. Grün heißt unverschoben und blau heißt blauverschoben, d.h. die blauen Stellen im Bild zeigen Milchstraßenbereiche, die sich auf uns zu bewegen, weil deren Wasserstoffstrahlung zu kürzeren Wellenlängen hin verschoben ist, also deren Wellenzüge gestaucht sind.

Schmalbandaufnahme der Milchstraße zwischen Schwan und Schütze, links oben das Sternbild Adler, ganz unten das galaktische Zentrum

Erkennbar sind u.a. die beiden Radioquellen ORI A und B, die man aus dem optischen Bereich als rot erscheinende Gasnebel kennt (HII-Regionen). Form und Größe sind aber in beiden Spektralbereichen nicht genau gleich, weil die 21cm-Radiostrahlung von neutralen Wasserstoffatomen stammt und nicht von ionisierten und wieder rekombinierenden Wasserstoffatomen in der Nähe von heißen Überriesensternen, wie im optischen Fall. Neutrale Wasserstoffatome können auch weitab von heißen Überriesensternen ihre 21cm-Strahlung produzieren. Einen solchen Fall stellt z.B. die große helle Wolke oberhalb des Orion links neben dem Crabnebel dar. Sie ist von uns aus gesehen die am hellsten strahlende Wasserstoffwolke in der ganzen Milchstraße, ist aber optisch zum allergrößten Teil unsichtbar.

Aufnahmedetails: 2.65m-Spiegel, Wellenlänge 21cm, Schmalbandaufnahme mit nur 12 kHz Bandbreite, Messzeit pro Bildpunkt: 8 sec, Gesamtaufnahmezeit: ca. 11 Std. Zur Orientierung sind Radioquellenpositionskreuze, Sterne und Sternbilder künstlich eingeblendet. Die Sonne, zum Aufnahmezeitpunkt im Stier nahe den Plejaden, wurde ausgeblendet. Die Aufnahme sieht wegen der geringen Bandbreite sehr übersichtlich aus. Es gibt wenig Überlagerungen mit anderen Objekten, weil die meisten anderen Wasserstoffwolken durch ihre Eigenbewegung und dem Doppler-Effekt eine etwas andere Rotverschiebung haben und dadurch nicht mehr im Frequenzbereich der Schmalbandaufnahme erscheinen. Auf diese Weise lassen sich einzelne Objekte herausisolieren.

Himmelsbeobachtung mit Radiowellen – Einführung…