#16 – Sternenstaub-Detektive: unser Sonnensystem

DIY Radioastronomie Podcast – Staffel 2: Planeten im Radiospektrum

Willkommen zur zweiten Staffel eures DIY Radioastronomie
Podcasts! In dieser Episode tauchen wir in die faszinierende Welt
der Radioemissionen unseres Sonnensystems ein.
Inhaltsverzeichnis

Welche Planeten sind messbar und auf welchen Frequenzen?

Warum kann man Signale empfangen und was verursacht sie?

Welches Equipment und welche Software ist nötig?

Amateur vs. Wissenschaftlicher Betrieb

Welche Daten fallen an und welchen Umfang haben die Rohdaten?

Messdauer und Erkenntnisse

Gibt es physikalische Besonderheiten?

Welche Experimente kann man noch machen?

Asteroidengürtel oder Kometen empfangen?

Was ist für Einsteiger, was für Profis?

Quellenverzeichnis

Welche Planeten unseres Sonnensystems sind über ein
Radioteleskop oder Antennen messbar? Auf welchen Frequenzen mit
welcher Signalstärke kann man was empfangen und wie sind die
Messungen zu interpretieren?

Von den Planeten unseres Sonnensystems sind insbesondere
Jupiter, Saturn und in
geringerem Maße Uranus und
Neptun gute Radioquellen [1]. Die Erde selbst
emittiert ebenfalls Radiosignale, die jedoch hauptsächlich von
menschlichen Aktivitäten stammen. Von Merkur, Venus und Mars sind
keine natürlichen Radioemissionen in messbaren Stärken bekannt,
die für die Radioastronomie von Interesse wären.


Jupiter ist der bei weitem stärkste natürliche
Radiostrahler unter den Planeten. Seine Emissionen lassen sich in
zwei Hauptkategorien unterteilen:



Dekametrische Emissionen (DAM): Diese treten
im Frequenzbereich von etwa 5 bis 40 MHz auf [2]. Sie sind sehr
stark und können die Sättigungsgrenze von Radioempfängern
erreichen. Die Messungen werden typischerweise als
„Burst“-Ereignisse interpretiert, da sie oft kurz und intensiv
sind. Diese Emissionen stehen in engem Zusammenhang mit
Jupiters Mond Io, der wie ein Dynamo im Magnetfeld des Jupiters
wirkt [1, 2]. Die empfangbaren Signalstärken können
Zehntausende von Janskys erreichen, weit über dem Rauschen des
Hintergrunds.


Dezimetrische Emissionen (DIM): Diese finden
im Frequenzbereich von etwa 300 MHz bis 5 GHz statt [2]. Diese
Emissionen sind thermischen Ursprungs und werden durch
Synchrotronstrahlung von Elektronen im Jupiter-Magnetfeld
erzeugt. Sie sind kontinuierlicher und schwächer als die
dekametrischen Emissionen und erfordern empfindlichere
Ausrüstung.



Saturn emittiert ebenfalls Radioemissionen, die
jedoch wesentlich schwächer sind als die des Jupiters. Die
Radioemissionen des Saturns werden hauptsächlich im Bereich von
100 kHz bis etwa 1.2 MHz beobachtet [3], können sich aber bis in
den MHz-Bereich erstrecken. Sie sind oft mit Polarlichtern
verbunden, ähnlich wie bei der Erde und dem Jupiter. Für den
Empfang sind größere Antennen und empfindlichere Empfänger
erforderlich.


Uranus und Neptun: Auch diese Eisriesen
emittieren Radiowellen, die jedoch extrem schwach sind und nur
mit sehr großen professionellen Radioteleskopen nachgewiesen
werden können [1]. Ihre Emissionen sind ebenfalls mit ihren
Magnetfeldern und Polarlichtern assoziiert.


Die Interpretation der Messungen beinhaltet oft die Analyse von
Frequenzverschiebungen, Intensitätsschwankungen und
Polarisationsmustern. Diese Daten geben Aufschluss über die
Magnetfelder der Planeten, ihre Ionosphären, und die
Wechselwirkungen mit ihren Monden und dem Sonnenwind.


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Warum kann man überhaupt etwas von Planeten im Radiospektrum
empfangen? Was verursacht diese Signale?

Man kann überhaupt etwas von Planeten im Radiospektrum empfangen,
weil bestimmte physikalische Prozesse in ihren Atmosphären und
Magnetosphären Radiowellen erzeugen. Die Hauptursachen für diese
Signale sind:



Synchrotronstrahlung: Dies ist der
dominierende Mechanismus für die starken dezimetrischen
Emissionen von Jupiter und auch für die Radiostrahlung anderer
Gasriesen. Geladene Teilchen (hauptsächlich Elektronen) werden
in den starken Magnetfeldern der Planeten auf spiralförmige
Bahnen gezwungen und dabei stark beschleunigt [1, 4]. Diese
Beschleunigung führt zur Emission von Radiowellen. Je stärker
das Magnetfeld und je schneller die Elektronen, desto höher die
Frequenz und Intensität der Strahlung.


Zyklotron-Maser-Emission (CME): Dies ist der
Hauptmechanismus für die dekametrischen Emissionen Jupiters und
die Emissionen Saturns. Hochenergetische Elektronen, die
entlang der Magnetfeldlinien der Planeten wandern, werden durch
bestimmte Bedingungen (z.B. Wechselwirkung mit Plasma oder
Monden wie Io) verstärkt und erzeugen eine kohärente
Radiostrahlung [1, 2]. Dieser Effekt ist vergleichbar mit einem
Laser, der Licht erzeugt, nur dass hier Radiowellen statt
sichtbaren Lichts erzeugt werden. Die Emission ist oft sehr
direktional.


Thermische Emission: Jeder Körper, der eine
Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts hat, emittiert
Wärmestrahlung (Bremsstrahlung). Planeten mit warmen
Atmosphären oder Oberflächen emittieren daher auch schwache
Radiowellen aufgrund der thermischen Bewegung ihrer Atome und
Moleküle [1]. Diese Art der Emission ist breitbandig und
weniger intensiv als die nicht-thermischen Prozesse.


Polarlichter: Eng verbunden mit
Synchrotronstrahlung und CME sind die Polarlichter. Wenn
hochenergetische Teilchen aus dem Sonnenwind oder der
planetaren Magnetosphäre in die obere Atmosphäre des Planeten
eindringen und mit den atmosphärischen Gasen kollidieren,
werden nicht nur sichtbares Licht, sondern auch Radiowellen
erzeugt. Dies ist bei Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun der
Fall [1, 3].



Die Möglichkeit, diese Signale zu empfangen, ist ein direkter
Beweis für die Existenz und Stärke der planetaren Magnetfelder
und die dort ablaufenden hochenergetischen physikalischen
Prozesse. Ohne diese Magnetfelder und die damit verbundenen
Teilchenpopulationen gäbe es kaum messbare Radioemissionen.


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Welches Equipment und welche Software ist nötig?

Für die Radioastronomie, insbesondere für den Empfang von
Jupiter-Signalen im Amateurrahmen, benötigt man spezifisches
Equipment und Software:
Equipment:


Antenne: Für Jupiter (DAM) sind Dipolantennen
oder Yagi-Antennen geeignet. Eine einfache „Two-Element-Dipol“
Antenne ist für den Start ausreichend. Wichtig ist, dass die
Antenne für den gewünschten Frequenzbereich optimiert ist (z.B.
für 20,1 MHz bei Jupiter) [5]. Für schwächere Signale oder
höhere Frequenzen werden oft größere oder speziellere Antennen
wie Parabolspiegel benötigt.


Empfänger/Radio: Ein Kurzwellenempfänger (SDR
– Software Defined Radio) ist ideal, da er flexibel ist und
über Software konfiguriert werden kann. Beliebte Optionen sind
der RTL-SDR Dongle oder FunCube Dongle, die kostengünstig sind
[5]. Auch spezielle Kommunikations- oder Amateurfunkempfänger
können verwendet werden, solange sie den Frequenzbereich
abdecken.


Vorverstärker (LNA – Low Noise Amplifier): Ein
LNA ist entscheidend, um das schwache Signal von der Antenne zu
verstärken, bevor es den Empfänger erreicht. Dies verbessert
das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich [5].


Computer: Ein Laptop oder Desktop-PC zur
Steuerung des SDRs und zur Datenaufzeichnung und -analyse.


Koaxialkabel: Niedrigdämpfendes Kabel zur
Verbindung von Antenne, LNA und Empfänger.

Software:


SDR-Software: Programme wie SDR# (SDRSharp),
Gqrx (Linux) oder HDSDR (Windows) dienen zur Steuerung des
SDRs, zur Frequenzabstimmung und zur Visualisierung des
Spektrums [5].


Datenaufzeichnungs-Software: Viele
SDR-Programme haben integrierte Aufnahmefunktionen, um die
Rohdaten (Audio oder I/Q-Daten) zu speichern.


Analyse-Software: Programme wie „Radio-Jupiter
Pro“ (RJP) sind speziell für die Vorhersage von
Jupiter-Emissionen und die Analyse der empfangenen Daten
konzipiert [6]. Auch allgemeine Audio-Analyse-Software (z.B.
Audacity für Spektrogramme) oder mathematische Software (z.B.
Python mit SciPy/NumPy) kann für tiefergehende Analysen genutzt
werden.


Planetariums-Software: Tools wie Stellarium
oder ähnliche Anwendungen helfen dabei, die Position von
Jupiter am Himmel zu bestimmen und vorherzusagen, wann er
sichtbar sein wird.



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Was geht im Amateur und was nur im wissenschaftlichen Betrieb
von Observatorien?

Es gibt deutliche Unterschiede zwischen dem, was im Amateurrahmen
möglich ist, und dem, was nur im wissenschaftlichen Betrieb von
Observatorien realisiert werden kann:
Amateur-Radioastronomie:


Jupiter-Dekametrische Emissionen (DAM): Dies
ist der „Königsweg“ für Amateur-Radioastronomen. Die
DAM-Emissionen Jupiters sind extrem stark und können mit
relativ einfacher und kostengünstiger Ausrüstung (Dipolantenne,
SDR, LNA) erfasst werden [1, 5]. Der Nachweis von Bursts und
die Beobachtung von Io-Kontrolleffekten ist absolut machbar.


Sonnenemissionen: Die Beobachtung von solaren
Radiobursts im UKW-Bereich ist ebenfalls mit Amateur-Equipment
möglich.


Meteoriten: Der Nachweis von Meteoren durch
die Reflexion von Radiosignalen (z.B. von Rundfunksendern) ist
ein weiteres beliebtes Amateur-Experiment.


Saturn-Radioemissionen (begrenzt): Mit einer
größeren Amateur-Anlage und unter optimalen Bedingungen könnten
sehr starke Bursts vom Saturn eventuell detektiert werden, dies
ist jedoch anspruchsvoller als bei Jupiter.


VLF-Rauschen der Erde: Das Erfassen von
VLF-Signalen (Very Low Frequency) aus der Erdionosphäre ist
ebenfalls ein zugängliches Projekt.

Wissenschaftlicher Betrieb von Observatorien:


Schwache planetare Emissionen: Der Nachweis
von dezimetrischen Emissionen von Jupiter, oder jeglicher
Emissionen von Uranus und Neptun erfordert riesige
Parabolantennen, hochempfindliche gekühlte Empfänger und extrem
rauscharmen Frontends [1].


Extragalaktische Radioquellen: Die Beobachtung
von Pulsaren, Quasaren, Galaxien und der Kosmischen
Mikrowellenhintergrundstrahlung ist ausschließlich
Großobservatorien vorbehalten [7]. Hier sind extrem hohe
Empfindlichkeit und Auflösung erforderlich.


Interferometrie: Die Kombination der Signale
mehrerer Teleskope über große Entfernungen (VLBI – Very Long
Baseline Interferometry) ermöglicht eine extrem hohe
Winkelauflösung, die für detaillierte Bilder und genaue
Positionsbestimmungen benötigt wird. Dies ist ein Markenzeichen
der professionellen Radioastronomie [7].


Breiter Frequenzbereich und spezialisierte
Instrumente: Observatorien verfügen über Instrumente,
die einen extrem breiten Frequenzbereich abdecken und für sehr
spezifische Messungen (z.B. molekulare Spektroskopie) optimiert
sind.


Langzeitstudien und große Datenmengen:
Professionelle Observatorien führen Langzeitbeobachtungen durch
und generieren gigantische Datenmengen, die nur mit
Supercomputern und spezialisierter Software verarbeitet werden
können.



Im Wesentlichen ist der Hauptunterschied die Skalierung der
Instrumente und die damit verbundene Empfindlichkeit und
Auflösung. Während Amateure beeindruckende Grundlagenforschung
betreiben können, bleiben die Grenzen des Universums mit den
größten Teleskopen den Profis vorbehalten.


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Welche Form von Daten fallen an und welchen Umfang haben die
Rohdaten?

In der Radioastronomie, sowohl im Amateur- als auch im
Profibereich, fallen verschiedene Formen von Daten an:
Form der Daten:


Rohdaten (I/Q-Daten): Dies ist die
grundlegendste Form der Daten, insbesondere bei der Verwendung
von SDRs. I/Q (In-Phase/Quadratur) Daten repräsentieren das
komplexe Signal als zwei Komponenten – eine reelle (I) und eine
imaginäre (Q). Diese Daten enthalten alle Informationen über
Amplitude, Phase und Frequenz und können später in Software
demoduliert und analysiert werden [8]. Sie sind die
flexibelste, aber auch umfangreichste Datenform.


Spektrum/Spektrogramm: Dies ist eine
Frequenzdarstellung des Signals. Ein Spektrum zeigt die
Signalstärke über einem Frequenzbereich zu einem bestimmten
Zeitpunkt. Ein Spektrogramm (oder Wasserfalldiagramm) zeigt,
wie sich das Spektrum über die Zeit verändert, wobei die Zeit
auf einer Achse, die Frequenz auf einer anderen und die
Intensität durch Farbe oder Helligkeit dargestellt wird [5].


Zeitreihen (Light Curves): Hier wird die
Signalstärke (oder die Rauschleistung) über die Zeit in einem
bestimmten Frequenzbereich aufgezeichnet. Dies ist nützlich, um
die zeitliche Variabilität von Signalen, wie z.B. Bursts von
Jupiter, zu erkennen.


Polarisationsdaten: Fortschrittlichere Systeme
können die Polarisation der empfangenen Radiowellen messen
(linear, zirkular). Dies gibt zusätzliche Informationen über
die Quelle und das Medium, durch das das Signal reist.


Kalibrierungsdaten: Daten, die zur
Kalibrierung des Systems verwendet werden (z.B.
Rauschmessungen, Antennendiagramme).

Umfang der Rohdaten:


Amateur-Bereich: Für den Empfang von Jupiter
DAM mit einem SDR können die Rohdaten (I/Q) schnell einige
Gigabyte pro Stunde erreichen, je nach Abtastrate (Sampling
Rate) und Frequenzbereich. Wenn man nur Audiodaten aufzeichnet
(nach der Demodulation), ist der Umfang wesentlich geringer,
typischerweise einige Megabyte pro Stunde. Spektrogramme können
ebenfalls als Bilder oder in komprimierten Formaten gespeichert
werden, was den Speicherbedarf reduziert.


Wissenschaftlicher Betrieb: Professionelle
Radioteleskope produzieren gigantische Datenmengen. Ein
einzelnes Teleskop kann Terabytes pro Tag generieren. Bei
Interferometrie-Anlagen, wie dem LOFAR (Low Frequency Array)
oder dem SKA (Square Kilometre Array) in Zukunft, sprechen wir
von Petabytes und Exabytes pro Jahr [7]. Diese Datenmengen
erfordern Supercomputing-Anlagen und spezialisierte
Datenmanagement-Infrastrukturen zur Speicherung, Verarbeitung
und Analyse. Der Umfang ist so immens, dass die
Datenverarbeitung eine der größten Herausforderungen in der
modernen Radioastronomie darstellt.



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Wie lange dauert eine Messung, um verwertbare Ergebnisse zu
erzielen, und welche Erkenntnisse kann man aus den Messungen
ziehen?

Die Dauer einer Messung hängt stark vom Ziel und der Art des
Signals ab:
Messdauer:


Jupiter DAM (Amateur): Um verwertbare
Ergebnisse zu erzielen, sollte man Jupiter über mehrere Stunden
hinweg beobachten, idealerweise während seiner
Io-kontrollierten Emissionsphasen [6]. Diese Phasen können im
Voraus mit Software wie „Radio-Jupiter Pro“ vorhergesagt
werden. Kurze Bursts können nur Sekunden oder Minuten dauern,
aber um das Muster zu erkennen und statistisch signifikante
Beobachtungen zu sammeln, sind längere Beobachtungszeiten (z.B.
eine ganze Nacht oder über mehrere Nächte) notwendig. Eine
einzelne „Messung“ kann somit von wenigen Minuten (für einen
einzelnen Burst) bis zu mehreren Stunden (für eine vollständige
Beobachtungssitzung) reichen.


Schwächere Signale/Professionell: Für
schwächere planetare Emissionen oder extragalaktische Quellen
können Beobachtungszeiten von Stunden bis zu Tagen oder sogar
Wochen für eine einzige Quelle nötig sein, um genügend Signal
zu sammeln und das Rauschen zu mitteln [7].

Erkenntnisse aus den Messungen:

Aus den empfangenen Radiosignalen können vielfältige Erkenntnisse
gewonnen werden:



Planetare Magnetfelder: Die Existenz und
Stärke der Radioemissionen ist ein direkter Beweis für die
Anwesenheit starker Magnetfelder bei den Gasriesen. Die
Charakteristiken der Strahlung (Frequenz, Polarisation) geben
Aufschluss über die Geometrie und Stärke dieser Felder [1].


Wechselwirkungen Mond-Planet: Die
Io-kontrollierten Emissionen Jupiters sind ein Paradebeispiel
für die Wechselwirkung zwischen einem Mond und dem Magnetfeld
seines Mutterplaneten [1, 2]. Die Analyse dieser Emissionen
hilft, die dynamischen Prozesse in der Jupiter-Io-System zu
verstehen.


Plasma-Physik: Radioemissionen sind ein
Fenster in die Plasmaumgebung der Planeten. Die Prozesse, die
Radiowellen erzeugen (Synchrotronstrahlung, CME), sind
fundamental für das Verständnis von Plasma in extremen
Umgebungen.


Atmosphären und Ionosphären: Die Radiowellen
können durch die Atmosphären und Ionosphären der Planeten
beeinflusst werden. Absorption oder Dispersion kann Aufschluss
über die Zusammensetzung und Dichte dieser Schichten geben.


Rotation der Planeten: Die Periodizität
einiger Radioemissionen kann verwendet werden, um die
Rotationsperiode von Planeten zu bestimmen, insbesondere für
Gasriesen, wo visuelle Merkmale schwer zu verfolgen sind [1].


Energetische Teilchen: Die Stärke und Art der
Radioemissionen korreliert direkt mit der Population von
hochenergetischen Elektronen in der Magnetosphäre eines
Planeten. Man kann so die Verteilung und Dynamik dieser
Teilchen untersuchen.



[Zum Inhaltsverzeichnis]
Gibt es physikalische Besonderheiten oder lassen sich
physikalische Grundsätze wie der Dopplereffekt nachweisen?

Ja, in der Radioastronomie lassen sich verschiedene physikalische
Besonderheiten und Grundsätze nachweisen:



Dopplereffekt: Der Dopplereffekt ist absolut
nachweisbar und ein wichtiges Werkzeug in der Radioastronomie.
Die Frequenzverschiebung der empfangenen Signale kann verwendet
werden, um die Relativgeschwindigkeit einer Quelle zu
bestimmen. Dies wird beispielsweise eingesetzt, um die Rotation
von Galaxien zu messen (Verschiebung der 21-cm-Linie von
neutralem Wasserstoff) oder die Geschwindigkeiten von Gaswolken
im interstellaren Raum [7]. Bei Jupiter-Emissionen könnte man
subtile Dopplereffekte durch die Rotation des Planeten oder die
Bewegung von Io nachweisen, was jedoch sehr präzise Messungen
erfordert.


Faraday-Rotation: Wenn linear polarisierte
Radiowellen ein Magnetfeld durchqueren, dreht sich ihre
Polarisationsebene. Dieses Phänomen, bekannt als
Faraday-Rotation, ist proportional zur Stärke des Magnetfeldes
und der Elektronendichte entlang des Signalwegs [1]. Es liefert
wichtige Informationen über die Magnetfelder von Planeten,
Sternen und im interstellalen Medium.


Dispersion: Radiowellen unterschiedlicher
Frequenz reisen mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten
durch ein Plasma (wie die Ionosphäre der Erde oder die
interplanetare Raumfahrt). Höhere Frequenzen reisen schneller.
Dies führt zu einer zeitlichen Verzögerung der niedrigeren
Frequenzen. Die Messung dieser Verzögerung (Dispersionsmaß)
kann verwendet werden, um die Elektronendichte entlang des
Signalwegs zu bestimmen, beispielsweise bei Pulsaren [7].


Absorptionslinien: Wie im optischen Spektrum
können auch im Radiospektrum Absorptionslinien auftreten, wenn
bestimmte Moleküle oder Atome bei spezifischen Frequenzen
Energie absorbieren. Dies ermöglicht die chemische Analyse von
interstellaren Gaswolken oder planetaren Atmosphären.


Szintillation: Wenn Radiowellen durch
turbulente Medien (z.B. die Erdionosphäre oder den Sonnenwind)
reisen, können sie in ihrer Intensität schwanken, ähnlich dem
„Funkeln“ von Sternen im sichtbaren Licht. Dieses Phänomen wird
Szintillation genannt und kann Hinweise auf die Eigenschaften
des turbulenten Mediums geben.



[Zum Inhaltsverzeichnis]
Welche Experimente kann man noch im Bereich der Radioastronomie
machen?

Abgesehen von der Planetenbeobachtung gibt es viele weitere
spannende Experimente, die man im Bereich der DIY-Radioastronomie
durchführen kann:



Beobachtung der Sonne: Die Sonne ist eine sehr
aktive Radioquelle. Man kann solare Radiobursts beobachten, die
mit Sonnenflares und koronaren Massenauswürfen verbunden sind.
Diese treten oft im UKW-Bereich (z.B. 20-300 MHz) auf und
können mit relativ einfachen Antennen und SDRs detektiert
werden.


Meteor-Detektion: Dies ist ein beliebtes
Amateurprojekt. Man verwendet eine Richtantenne, die auf einen
entfernten UKW-Rundfunksender gerichtet ist, der selbst nicht
direkt empfangbar ist. Wenn ein Meteor in die obere Atmosphäre
eintritt, ionisiert er eine Spur, die Radiowellen reflektiert.
Kurze „Ping“-Signale vom Sender zeigen das Vorhandensein eines
Meteors an.


Kosmische Rauschmessungen: Man kann versuchen,
das allgemeine galaktische Radiohintergrundrauschen zu messen.
Dies erfordert eine empfindlichere Antenne und einen Empfänger,
aber selbst mit einfachen Mitteln lässt sich ein Anstieg des
Rauschens in Richtung der Milchstraßenebene feststellen.


21-cm-Wasserstofflinie: Dies ist ein
anspruchsvolleres, aber sehr lohnendes Projekt. Neutraler
Wasserstoff im Weltraum emittiert Radiowellen bei 1420,4 MHz.
Mit einem kleinen Parabolspiegel (z.B. umgebaute
Satellitenschüssel) und einem geeigneten LNA und SDR kann man
die Verteilung von Wasserstoff in unserer Galaxie kartieren und
sogar die Rotationskurve der Milchstraße bestimmen (mittels
Dopplereffekt) [7].


VLF-Empfang (Very Low Frequency): Man kann
sehr niederfrequente Radiowellen von der Erde (z.B. Blitze,
„Whistler“ oder „Spherics“) empfangen, die durch die
Erdionosphäre reisen. Dies erfordert oft große Spulenantennen.


Satellitenbeobachtung: Nicht-terrestrische
Experimente umfassen den Empfang von Signalen von
Wettersatelliten oder sogar tiefgehenden Raumfahrtmissionen
(wenn auch hierfür Spezialequipment nötig ist).


ELF-Empfang (Extremely Low Frequency): Extrem
niederfrequente Signale, die z.B. von Gewittern oder sogar
Erdbeben emittiert werden können, lassen sich mit sehr großen
Spulenantennen aufspüren.


SETI (Search for Extraterrestrial
Intelligence): Obwohl sehr unwahrscheinlich, kann man
ein Amateur-SETI-Projekt starten, indem man versucht,
unerklärliche Schmalbandsignale zu detektieren. Dies ist jedoch
ein sehr anspruchsvolles und ressourcenintensives Unterfangen.



Viele dieser Experimente erfordern Geduld und Präzision, bieten
aber tiefe Einblicke in die physikalischen Prozesse im Universum.


[Zum Inhaltsverzeichnis]
Kann man mit Radioteleskopen auch Signale vom Asteroidengürtel
oder Kometen empfangen?

Direkte Radioemissionen von Asteroiden oder Kometen im Sinne von
„Funkeln“ oder „Senden“ von Radiowellen (ähnlich wie Planeten)
sind extrem unwahrscheinlich und im Amateurbereich nicht
nachweisbar. Asteroiden und Kometen sind im Allgemeinen zu klein
und haben keine starken Magnetfelder oder atmosphärischen
Phänomene, die signifikante nicht-thermische Radiostrahlung
erzeugen würden.


Allerdings gibt es indirekte Möglichkeiten, sie mit
Radioteleskopen zu „sehen“ oder zu studieren:



Radarastronomie: Professionelle Radioteleskope
werden oft als Sender und Empfänger für Radarastronomie
eingesetzt. Dabei sendet das Teleskop Radiowellen zum Objekt
(z.B. einem erdnahen Asteroiden) und empfängt die reflektierten
Echos [9]. Aus diesen Echos können dann Informationen über die
Form, Größe, Rotationsperiode und sogar die Oberflächenstruktur
des Asteroiden gewonnen werden. Dies ist jedoch kein passiver
Empfang von „natürlichen“ Signalen.


Thermische Emission: Wie jeder Körper mit
einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt emittieren auch
Asteroiden und Kometen thermische Radiostrahlung
(Bremsstrahlung). Diese ist jedoch extrem schwach und nur mit
den empfindlichsten professionellen Teleskopen (oft im
Mikrowellen- oder Submillimeterbereich) nachweisbar [9]. Die
Messung dieser thermischen Emission kann Informationen über die
Oberflächentemperatur und die thermischen Eigenschaften
liefern.


Kometare Koma/Schweif: In seltenen Fällen,
wenn ein Komet sehr aktiv ist und eine dichte Koma oder einen
Schweif aus Gas und Staub entwickelt, könnten schwache
Emissionen von Molekülen im Gas detektiert werden, ähnlich wie
bei interstellaren Gaswolken [9]. Dies wäre jedoch ebenfalls
extrem schwierig und erfordert sehr große Observatorien.



Zusammenfassend lässt sich sagen, dass man von Asteroidengürteln
oder Kometen keine natürlichen „funkenden“ Signale wie von
Jupiter empfangen kann. Ihre Untersuchung im Radiobereich erfolgt
über aktive Radarastronomie oder den extrem schwierigen Nachweis
sehr schwacher thermischer Emissionen oder molekularer Linien.
Dies ist ausschließlich den professionellen Observatorien
vorbehalten.


[Zum Inhaltsverzeichnis]
Was ist für Einsteiger empfehlenswert und was ist nur den
Profis vorbehalten?

Um den Einstieg in die Radioastronomie zu erleichtern und
gleichzeitig die Grenzen zu den professionellen Möglichkeiten
aufzuzeigen:
Empfehlungen für Einsteiger (DIY Radioastronomie):


Jupiter dekametrische Emissionen (DAM): Dies
ist der absolut beste Startpunkt [5]. Die Signale sind stark,
relativ einfach zu empfangen und es gibt viele Ressourcen und
eine aktive Gemeinschaft, die Amateure unterstützt (z.B. Radio
Jove Projekt). Ein SDR-Dongle, eine Dipolantenne und ein LNA
sind eine gute Basisausrüstung.


Sonnen-Radioemissionen: Die Beobachtung von
Sonnenflares und Radiobursts im UKW-Bereich ist ebenfalls gut
machbar und spannend.


Meteor-Detektion: Ein sehr zugängliches
Projekt, das oft mit existierendem UKW-Equipment oder einem
einfachen SDR umgesetzt werden kann.


VLF-Empfang: Das Horchen auf natürliche
VLF-Signale (Whistler, Spherics) ist mit einfachen
Spulenantennen möglich und bietet faszinierende Hörerlebnisse.


Einfache Rauschmessungen: Der Nachweis des
Anstiegs des Radiohintergrunds, wenn die Antenne auf die
Milchstraße zeigt, kann ein erstes Gefühl für galaktisches
Rauschen vermitteln.



Für Einsteiger ist es wichtig, mit Projekten zu beginnen, die
sichtbare Erfolge liefern und nicht sofort überfordern. Der Fokus
sollte auf dem Verständnis der grundlegenden Konzepte und dem
Sammeln erster eigener Daten liegen.
Nur den Profis vorbehalten:


Extragalaktische Radioquellen: Pulsare,
Quasare, entfernte Galaxien – diese erfordern extrem große
Aperturen, hohe Empfindlichkeit und komplexe Datenverarbeitung.


Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung
(CMB): Die Überreste des Urknalls sind extrem schwach
und benötigen spezialisierte, gekühlte Instrumente in
Weltraumteleskopen oder an abgelegenen Standorten.


Hochauflösende Kartierung (VLBI): Die
Erzeugung von Radiobildern mit höchster Auflösung durch
Interferometrie über Kontinente hinweg.


Spektroskopie von Moleküllinien in weit entfernten
Objekten: Die detaillierte chemische Analyse von
Gaswolken in anderen Galaxien oder frühen Phasen der
Sternentstehung.


Schwache planetare Emissionen (außer Jupiter
DAM): Obwohl Jupiter DAM für Amateure zugänglich ist,
sind die dezimetrischen Emissionen Jupiters und alle Emissionen
von Uranus oder Neptun nur mit professionellem Equipment
nachweisbar.



Der Übergang vom Einsteiger zum fortgeschrittenen Amateur kann
fließend sein, besonders wenn man sich Projekten wie der
21-cm-Wasserstofflinie widmet, die anspruchsvoll, aber mit viel
Engagement und Wissen umsetzbar sind.


[Zum Inhaltsverzeichnis]
Quellenverzeichnis NASA Science – Radio Astronomy (Abgerufen am
26. Juni 2025) Britannica – Jupiter: Radio Emissions (Abgerufen am
26. Juni 2025) Wikipedia – Radio emission from Saturn (Abgerufen am
26. Juni 2025) Caltech Submillimeter Observatory – Radio Astronomy
Book: Synchrotron Radiation (Abgerufen am 26. Juni 2025) NASA Radio
Jove – Build a Radio Telescope (Abgerufen am 26. Juni 2025) Radio
Sky Publishing – Radio-Jupiter Pro (Abgerufen am 26. Juni 2025)
European Southern Observatory (ESO) – Radioteleskope (Abgerufen am
26. Juni 2025) RTL-SDR.com – What is SDR? (Abgerufen am 26. Juni
2025) NASA JPL – Radar Astronomy (Abgerufen am 26. Juni 2025)

Vielen Dank fürs Zuhören bei eurem DIY Radioastronomie
Podcast!

Source: https://g.co/gemini/share/f0e97557b8f5