Das auf dem Karstgebiet errichtete Observatorium hat wiederholt die Geheimnisse der Astronomie "gesehen"

Autor | Wang Qing

Wirtschaftsprüfung | Ding Yi

Herausgeber | Zhao Jingyuan

Arecibo-Observatorium bei Nacht. Bildquelle: University of Central Florida

Das Arecibo-Observatorium befindet sich in einem Tal etwa 20 Kilometer südlich von Arecibo, Puerto Rico, einem US-amerikanischen Überseegebiet. Es ist berühmt für das weltweit größte kugelförmige Radioteleskop mit einer einzigen Apertur. Dieses Observatorium ist nicht nur eine wichtige Basis für die astronomische Forschung, sondern auch ein Meilenstein in der menschlichen Erforschung des Universums.

Das Gelände in der Nähe des Arecibo-Observatoriums ist einzigartig und weist natürlich geformte Karstlandschaften auf, die einen idealen Standort für den Bau großer Radioteleskope bieten. Der Bau des Observatoriums begann 1960 und wurde 1963 abgeschlossen. Er markierte einen wichtigen Fortschritt auf dem Gebiet der Radioastronomie.

Arecibo-Radioteleskop. Bildnachweis: Florida Space Institute

Die Haupteinrichtung des Arecibo-Observatoriums ist ein kugelförmiges Radioteleskop mit einem Durchmesser von 305 Metern, das allgemein als Arecibo-Radioteleskop bezeichnet wird. Es beherbergt außerdem ein kleineres Radioteleskop (12 Meter Durchmesser), eine Lidar-Anlage und ein Besucherzentrum. Vor der Fertigstellung des sphärischen Radioteleskops mit einer Apertur von 500 Metern (FAST) in meinem Land im Jahr 2016 war das Arecibo-Radioteleskop das weltweit größte sphärische Radioteleskop mit einer Apertur von nur einer Apertur [es ist erwähnenswert, dass das 1974 gebaute Radioteleskop 600 der Russischen Akademie der Wissenschaften (RATAN-600) eine größere Apertur von 576 Metern hat, seine reflektierende Oberfläche jedoch keine vollständige Kugel, sondern eine Ringstruktur ist].

Die riesige Metallstruktur des Arecibo-Radioteleskops verwendet einen sphärischen Reflektor aus perforierten Aluminiumplatten, um eingehende Radiowellen auf eine bewegliche Antennenstruktur etwa 168 Meter von der Reflektoroberfläche entfernt zu fokussieren. Obwohl das Teleskop fest ist und sich nicht drehen kann, kann es durch Ändern der Position der Antennenzufuhr einen Streifen des Himmels für detaillierte Radioastronomiebeobachtungen absuchen.

Größenvergleich des Arecibo-Radioteleskops (oben), des 500-Meter-Aperture-Spherical-Radioteleskops (Mitte) und des Radioteleskops 600 der Russischen Akademie der Wissenschaften (unten). Bildquelle: Wikipedia

Im Laufe von mehr als einem halben Jahrhundert hat das Arecibo-Radioteleskop viele brillante Errungenschaften erzielt, und hier sind nur einige davon, um nur einige zu nennen.

1. Im Jahr 1967 maß ein Team unter der Leitung des amerikanischen Astronomen Gordon Pettengill damit die Rotationsperiode des Merkurs und berechnete sie auf 59 Tage statt der zuvor angenommenen 88 Tage.

2. Im Jahr 1974 entdeckten die amerikanischen Astronomen Russell Hulse und Joseph Taylor damit das erste Pulsar-Doppelsternsystem (also ein Doppelsternsystem mit einem Pulsar) – PSR B1913+16. Sie beobachteten das System über einen langen Zeitraum und stellten fest, dass sich die Umlaufzeit dieses Doppelsternsystems langsam beschleunigte. Dies war ein indirekter Beweis für die Strahlung von Gravitationswellen und bestätigte eine wichtige Vorhersage von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Die beiden wurden 1993 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

3. Im Jahr 1974 sendete das Arecibo-Radioteleskop die „Arecibo-Botschaft“ mit grundlegenden Informationen über die Erde und die Menschheit an den Herkules-Kugelsternhaufen M13.

Informationen zu Arecibo. Bildquelle: Planetary Habitability Laboratory, chinesische Übersetzung: Zhao Jingyuan

4. Im Jahr 1992 entdeckten der polnische Astronom Aleksander Wolszczan und der kanadische Astronom Dale Frail mithilfe des Arecibo-Radioteleskops zwei Planeten, die den Pulsar PSR B1257+12 umkreisen [1994 entdeckte Wolszczan einen dritten Planeten, der den Pulsar umkreist]. Dies war das erste von Menschen entdeckte extrasolare Planetensystem.

Darüber hinaus hat das Arecibo-Radioteleskop auch Radiobilder einiger erdnahen Asteroiden erstellt und viele Doppelasteroidensysteme entdeckt, wodurch wichtige Beiträge zur Planetenverteidigung geleistet wurden. Es beteiligt sich außerdem an der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) und stellt Daten für das verteilte Computerprojekt SETI@home bereit, hat jedoch bisher keine Beweise für die Existenz außerirdischer Zivilisationen gefunden. Das Arecibo-Radioteleskop hat in vielen Bereichen der Astronomie herausragende Leistungen erbracht und ist zu einem unsterblichen Denkmal der menschlichen Erforschung des Universums geworden.

Wichtige Entdeckungen des Arecibo-Radioteleskops. Bildquelle: Future, chinesische Übersetzung: Zhao Jingyuan

Das Arecibo-Observatorium ist nicht nur ein heiliger Ort für die astronomische Forschung, sondern auch ein wichtiger Ort für die wissenschaftliche Ausbildung und die Verbreitung der Wissenschaft in der Öffentlichkeit. Das 1997 eröffnete Besucherzentrum bietet interaktive Ausstellungen zu Radioteleskopen, Astronomie und Atmosphärenwissenschaften und zieht Astronomen, Studenten und Touristen aus aller Welt an, die es besuchen und lernen möchten. Durch Beobachtung und Experimente können Menschen ein tieferes Verständnis für die Geheimnisse des Universums gewinnen und ihr Interesse und ihre Liebe zur Wissenschaft wecken.

Leider wurde das Arecibo-Radioteleskop im Jahr 2020 schwer beschädigt. Im August desselben Jahres riss ein Stahlkabel, das die Plattform über dem Teleskop stützte, wodurch ein etwa 30 Meter langer Riss auf der reflektierenden Oberfläche des Teleskops entstand und die Zuführkabine beschädigt wurde. Im November desselben Jahres gab die National Science Foundation nach dem Bruch eines weiteren Stahlkabels bekannt, dass das Arecibo-Radioteleskop einsturzgefährdet sei, nicht sicher repariert werden könne und demontiert werden müsse. Am 1. Dezember desselben Jahres stürzte die zentrale Plattform auf die reflektierende Oberfläche des Radioteleskops, zerstörte es vollständig und beendete seine fast 60-jährige Mission der Weltraumerkundung.

Das Arecibo-Radioteleskop nach seinem Zusammenbruch. Bildquelle: Referenz 10

Das Arecibo-Observatorium ist eine bahnbrechende wissenschaftliche Einrichtung. Sowohl seine brillanten Errungenschaften als auch sein tragisches Ende werden wichtige Kapitel in der menschlichen Erforschung der Geheimnisse des Universums sein. Obwohl das Arecibo-Teleskop eingestürzt ist, sind sein Erbe und sein Einfluss auf dem Gebiet der Astronomie weitreichend. Um dieser großartigen wissenschaftlichen Einrichtung ein Denkmal zu setzen, plant die National Science Foundation den Bau eines Bildungszentrums auf dem ehemaligen Gelände des Arecibo-Observatoriums, um den Geist und das Wissen der Astronomie weiterzuführen und weiterzugeben.

Gleichzeitig erinnert uns der Einsturz des Arecibo-Radioteleskops daran, dass der Bau und die Instandhaltung wissenschaftlicher Einrichtungen langfristige Investitionen und Aufmerksamkeit erfordern. Mit dem Fortschritt in Wissenschaft und Technologie und der Vertiefung der menschlichen Erforschung des Universums freuen wir uns darauf, in Zukunft noch modernere und stabilere Radioteleskope und andere wissenschaftliche Einrichtungen zu bauen, um der Menschheit noch mehr Geheimnisse des Universums zu enthüllen.

Verweise

1. Die Geräteplattform des Arecibo-Teleskops stürzte ein, Chinese Science, 2021, (19): 11

2. Die genaueste Uhr im Universum: die Entdeckung von Millisekundenpulsaren, China Metrology, 2016, (11): 52

3. Einführung in das Arecibo-Observatorium, Proceedings der 15. Jahreskonferenz der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie – Forum zum sphärischen Radioteleskop mit 500-Meter-Öffnung und lokaler Entwicklung, 2013

4. Überblick über Arecibo City, Proceedings der 15. Jahreskonferenz der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie – Forum zum sphärischen Radioteleskop mit 500-Meter-Öffnung und lokaler Entwicklung, 2013

5. Dieses Signal wird 50.000 Jahre lang im Universum übertragen und wird schließlich den Standort der Menschen preisgeben. Öffentliches WeChat-Konto „National Geographic Chinese Network“, https://mp.weixin.qq.com/s/ShkSOf1Z_pFBVpcF0-W-Dw

6. Campbell, DB, Davis, MM, & Harmon, JK, Arecibo-Observatorium, Bulletin der American Astronomical Society, Bd. 12, S. 5

7. Jonathan S. Friedman, Stephen C. Collins, Rubén Delgado, Paul A. Castleberg, Mesosphärische Kaliumschicht über dem Arecibo-Observatorium, 18,3°N 66,75°W, Geophysical Research Letters, Bd. 29, Nr. 5, S. 15-1～15-4

8. Gullahorn, GE, Rankin, JM, Pulsar-Zeitergebnisse vom Arecibo-Observatorium, Astronomical Journal, Vol. 83, Nr. 10, S. 1219–1224.

9. Bananenblatt, wie groß ist das Arecibo-Teleskop, das ehemals größte der Welt? , öffentliches WeChat-Konto „China Science Expo“, https://mp.weixin.qq.com/s/x17IxOVzrvx4wRFGkDfF9w

10. Elizabeth Howell, Diese Fotos vom Einsturz des Teleskops des Arecibo-Observatoriums sind einfach herzzerreißend, space.com, https://www.space.com/arecibo-observatory-radio-telescope-collapse-photos

11. Arecibo-Observatorium, Wikipedia, https://en.m.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory

12. Arecibo-Teleskop, Wikipedia, https://en.m.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Telescope

13. Vicky Stein, Arecibo-Observatorium: Aufstieg, Vermächtnis und tragischer Zusammenbruch eines Giganten, Weltraum, https://www.space.com/20984-arecibo-observatory.html

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