Messungen und Aktivitäten der Fachgruppenmitglieder, Funktionstests
Eine Auswahl unserer laufenden Projekte ist in den nächsten Abschnitten dargestellt.
Messungen der solaren Radiostrahlung und deren Auswertung
Driftscan
Die Messung der Radiostrahlung der Sonne (des "solaren Flux") durch einen „Driftscan” am 11.11.2023 zeigt, wie die Sonne durch die Antennenkeule des Arno-Penzias-Radioteleskops Nürnberg wandert, wobei die Antenne mit der Elevation der erwarteten Mittagshöhe der Sonne nach Süden ausgerichtet ist. Die dargestellte Messung wurde am 11. November 2023 von 11:00 bis 13:25 UTC durchgeführt. Der Graph zeigt den Anstieg der Radiostrahlung, wenn die Sonne durch die Antennenkeule erfasst wird, bis zu einem Maximum und dann wieder einen Abfall, wenn die Sonne die Antennenkeule wieder verlässt. Durch solche Messungen können sowohl die Zeitgleichung als auch Veränderungen der Sonnenaktivität an Hand ihrer Radiostrahlung beobachtet werden.
Zeitgleichung
Als Zeitgleichung bezeichnet man die Differenz zwischen Sonnenzeit und Uhrzeit.
Das Bild zeigt ein Diagramm mit der Zeitgleichung für Nürnberg. Auf der horizontalen Achse sind die Daten von “01.07.2022” bis “30.06.2023” aufgetragen, während die vertikale Achse die Zeitgleichung in Minuten darstellt, mit einem Bereich von -20 bis +20 Minuten. Es gibt zwei Datensätze im Diagramm: eine grüne Kurve, die die theoretischen Werte der Zeitgleichung für Nürnberg darstellt. Die roten Punkte sind die gemessenen Werte mit dem 3-m-Radioteleskop, die aus den Zeitpunkten der Maxima von Driftscans gewonnen wurden. Die theoretische Berechnung der Zeitgleichung stimmt gut mit den tatsächlichen Messungen überein.
Analemma
Das Bild zeigt ein Diagramm, das ein sogenanntes Analemma darstellt, also die Position der Sonne am Himmel zum wahren Mittag im Laufe des Jahres. Die horizontale Achse zeigt die “Elevation in Grad” von etwa 15 bis 65 Grad. Die vertikale stellt die “Zeitgleichung” von etwa -20 bis 20 Minuten dar.
Im Diagramm sind zwei Datensätze dargestellt: ein Satz mit roten Punkten, der die mit Driftscans am Arno-Penzias-Radioteleskop gemessenen Werte zeigt, und ein grüner Linienzug, der den theoretischen Verlauf zeigt.
Solarer Flux (Intensität der solaren Radiostrahlung)
Das Bild zeigt ein Diagramm mit einer horizontalen Achse, die Daten von 01.07.2021 bis 07.02.2022 darstellt. Es zeigt die Stärke der solaren Radiostrahlung im 21-cm-Bereich in der Einheit SFU (solar flux unit).
Das Diagramm zeigt zwei Linien, die unterschiedliche Datensätze darstellen: eine grüne Linie, die auf die linke vertikale Achse bezogen ist und Messwerte der Beobachtungsstation Learmouth in Australien zeigt, und eine rote Linie, die die auf die rechte Achse bezogenen Messwerte des Arno-Penzias-Radioteleskops Nürnberg zeigt. Diese Messwerte wurden aus Driftscans gewonnen und die Achsen so skaliert, dass sie über den Werten von Learmouth liegen. Beide Linien zeigen Schwankungen der Intensität der solaren Radiostrahlung, die mit der wechselnden Sonnenaktivität (Sonnenflecken, Sonnenwind) zusammenhängen. Bei starker Strahlung sind Auswirkungen auf Stromnetze und Kommunikationssysteme auf der Erde zu erwarten.
Messungen der 21-cm-Strahlung des neutralen Wasserstoffs und daraus abgeleitete Daten
Radialgeschwindigkeit der Erde
Das Diagramm zeigt die aus Messungen der Dopplerverschiebung der 21-cm-Strahlung bestimmte Radialgeschwindigkeit der Erde in Richtung des Schnittpunkts der Ekliptik (Erdbahnebene) mit dem Galaktischen Äquator (Milchstraßenebene) im Verlauf mehrerer Jahre. Auf der x-Achse sind Daten von 01.09.19 bis 16.08.22 aufgetragen, Die y-Achse zeigt die Radialgeschwindigkeit in km/s, mit Werten von -60 bis 60 km/s.
Es gibt zwei Datensätze im Diagramm: einer ist mit roten Punkten markiert und stammt von Messungen mit dem 3-m-Radioteleskop, der andere mit gelben Punkten von Messungen mit dem 1,5-m-Radioteleskop. Das Diagramm veranschaulicht, wie sich die Radialgeschwindigkeit der Erde im Laufe der Zeit relativ zu einem bestimmten Punkt im Weltraum ändert, der in der Bahnebene der Erde liegt. Die Differenz der Spitzenwerte entspricht mit etwa 60 km/s der doppelten Geschwindigkeit der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne.
Rotationskurve der Milchstraße
Das Bild zeigt ein Diagramm mit der horizontalen Achse, die als “Radius [kpc]” (Abstand vom galaktischen Zentrum in Kiloparsec) von 0 bis 8,5 skaliert ist, und der vertikalen Achse, die als “Rotationsgeschwindigkeit [km/s]” (Kilometer pro Sekunde) von 0 bis 300 skaliert ist. Dieses Diagramm stellt Messungen der Rotationskurve der Milchstraße dar. Es gibt drei Datensätze, die auf dem Diagramm dargestellt sind: der grüne Datensatz stammt aus einer Veröffentlichung aus dem Jahr 2020, der gelbe und der rote Datensatz wurden aus Messungen der Dopplerverschiebung der 21-cm-Strahlung aus verschiedenen galaktischen Längen mit dem 1,5-m- bzw. 3-m-Radioteleskop gewonnen. Die starken Abweichungen bei kleinen Radien werden durch die höhere Systemtemperatur der kleinen Radioteleskope verursacht.
Da die Kurven nicht den zu erwartenden Abfall der Rotationsgeschwindigkeit mit wachsendem Abstand vom galaktischen Zentrum zeigen, gelten sie als ein Indiz für das Vorhandensein kalter dunkler Materie.
Kosmische und "komische" Signale
Vermutete Intermodulationsstörungen durch 5G Mobilfunk
Durch die Lage des Radioteleskops auf einem Hügel (Rechenberg, 340 m) mitten in der Stadt ist der Empfänger vielfältigen starken Radiosignalen ausgesetzt. Da bisher keine schmalbandige Filterung erfolgte, traten Probleme bei der Belegung des Mobilfunkbandes bei 1452 MHz auf. Die beiden Bilder zeigen Messungen mit dem 3-m-Radioteleskop im 21-cm-Wellenlängenbereich in der galaktischen Ebene in Richtung Sternbild Schwan nahe des Zenits. Die Dopplerverschiebung der Wasserstofflinie bei 1420,405 MHz wurde in die Radialgeschwindigkeit bezogen auf das LSR (local system of rest) umgerechnet.
Das obere Bild zeigt jedoch keine kosmischen Signale, sondern mutmaßlich Intermodulationsstörungen durch Mobilfunk, die wesentlich stärker sind, als die kosmischen Signale (vergleichen Sie die Achsen oben und unten!). Durch Einbau eines Koaxialleitungsfilters vor dem Software-Defined-Radio-Empfänger konnten die Störsignale zunächst weitgehend beseitigt werden. Das untere Bild der gleichen Messungen mit Filter zeigt wieder die erwarteten Signale aus den verschiedenen Milchstraßenarmen. Allerdings treten bei manchen Beobachtungen weiterhin Störungen und Pegelschwankungen auf, so dass weitere Untersuchungen und Verbesserungen des Empfangszweigs erforderlich sind.
Und vieles andere mehr …
Bei Interesse und für Details nehmen Sie bitte Kontakt zur Fachgruppe auf!