De Square Kilometre Array (SKA) wordt de grootste radiotelescoop op aarde. Wetenschappers van de Universiteit van Bielefeld en het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR) hebben nu met internationale partners de SKA-MPG-telescoop onderzocht - een prototype voor het deel van de SKA dat signalen in het middenfrequentiebereik ontvangt. De studie, vandaag (24 juli) gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , laat zien dat de telescoop gezamenlijk ontwikkeld door de MPIfR en MT-Mechatronics GmbH, kan ook op zichzelf worden gebruikt om inzicht te geven in de oorsprong van het heelal.

"De SKA-MPG-telescoop in Zuid-Afrika zal ons helpen de kosmische achtergrondstraling te begrijpen, " zegt Dr. Aritra Basu, hoofdauteur van de studie en natuurkundige in de Astrodeeltjesfysica en Kosmologie Werkgroep van de Universiteit van Bielefeld. De kosmische achtergrondstraling is licht in het microgolfbereik dat kort na de oerknal werd geproduceerd, en het verkennen ervan geeft informatie over de oorsprong van het universum. "Echter, metingen van de kosmische achtergrondstraling worden vervormd door andere effecten op de voorgrond, zoals ultrasnelle elektronen in het magnetische veld van de Melkweg. Om kosmische achtergrondstraling te meten, we moeten meer weten over deze effecten. Ons onderzoek toont aan dat de nieuwe telescoop uitstekend geschikt is om voorgrondstraling met ultraprecisie te onderzoeken, ' zegt Bas.

De SKA-MPG-telescoop is gezamenlijk ontwikkeld door het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR) in Bonn en MT-Mechatronics GmbH. De afkorting 'MPG' staat voor de Max Planck Society, die de telescoop financiert. De radiotelescoop heeft een diameter van 15 meter en kan signalen ontvangen tussen 1,7 en 3,5 GHz. Het wordt momenteel geassembleerd in de Karoo-woestijn van Zuid-Afrika. Dr. Gundolf Wieching van de MPIfR, projectleider van de telescoop, verwacht een eerste reguliere inzet in het najaar van 2019.

De radiotelescoop is in eerste instantie ontworpen als prototype voor een deel van de SKA dat signalen ontvangt van een middelgroot radiofrequentiebereik. Als het prototype goed presteert in een reeks tests, ongeveer 200 van dergelijke telescopen zullen worden gebouwd voor de SKA in Zuid-Afrika. De SKA zal zowel midden- als lage radiofrequenties waarnemen. Dit tweede instrument zal bestaan ​​uit duizenden kleine radioantennes die gecombineerd kunnen worden om een ​​enorme radiotelescoop te simuleren. De twee delen van de SKA zullen zich dan uitstrekken over een vierkante kilometer in Australië en Zuid-Afrika, vandaar de naam 'Square Kilometre Array'. "Zelfs met ons prototype, we kunnen diep in het heelal kijken dankzij een slim ontwerp voor de telescoop en nieuwe ontwikkelingen in ontvanger- en backend-technologie, " zegt Dr. Hans-Rainer Klöckner, astrofysicus bij de MPIfR. "Ik ben benieuwd wat we zullen ontdekken zodra 200 van deze telescopen zijn gesynchroniseerd voor de SKA." De SKA zal worden gebruikt, bijvoorbeeld, om zwaartekrachtsgolven en donkere energie te verkennen, of om Einsteins relativiteitstheorie onder extreme omstandigheden te testen.

De SKA wordt de eerste wereldwijde wetenschappelijke organisatie met vestigingen op drie continenten:Afrika, Australië, en Europa. In aanvulling, Over de hele wereld worden datacenters opgezet. Een bijzondere uitdaging ligt in het omgaan met de enorme hoeveelheid gegevens:de SKA zal meer dan 600 petabyte aan observatiegegevens per jaar verzamelen, wat overeenkomt met de opslagcapaciteit van meer dan een half miljoen laptops.

De Duitse onderzoeksinstellingen die betrokken zijn bij het voorbereidende werk voor de SKA hebben hun krachten gebundeld in het "German Long Wavelength Consortium, " waaronder de Universiteit van Bielefeld en het Max Planck Instituut voor Radioastronomie. De projecten van het consortium omvatten ook D-MeerKAT, waarin het prototype SKA-MPG-telescoop wordt geëvalueerd, bijvoorbeeld door de onlangs gepubliceerde studie. Het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek financiert D-MeerKAT als een gezamenlijk onderzoeksproject. Professor dr. Dominik Schwarz, hoofd van de Bielefeld Astrodeeltjesfysica en Kosmologie Werkgroep, coördineert D-MeerKAT. "Onze onderzoeken met de SKA-MPG-telescoop zijn een belangrijke onafhankelijke bijdrage aan de moderne kosmologie - met veel werk en een beetje geluk, kunnen we misschien een nieuw venster openen om de oerknal te begrijpen, ' zegt Schwarz.

Het Max Planck Instituut voor Radioastronomie participeert in deze projecten, via (S-Band) ontvanger ontwikkeling voor de MeerKAT radiotelescopen en ook via SKA-MPG prototype telescoop ter voorbereiding op de SKA.