Die Thüringer Landessternwarte betreibt seit 2010 eine Station des internationalen LOFAR-Radioteleskops. Aktuell erhält das gesamte Teleskop ein Upgrade: Computer und Software werden erneuert. Mit der Veröffentlichung der Version 5.0 der "LINC"-Software wurde nun ein wichtiger Meilenstein erreicht. Einen maßgeblichen Anteil an diesem Erfolg hat Alexander Drabent, Wissenschaftler an der Thüringer Landessternwarte, da er der Haupt-Softwareentwickler von LINC 5.0 ist.
LINC ist die Pipeline für die erste Verarbeitung der Daten, die mit LOFAR aufgenommen werden. Das Radioteleskop LOFAR könnte man auch als Softwareteleskop bezeichnen. Denn die Ausrichtung der nicht-beweglichen Radioantennen wird ausschließlich per Software gesteuert. Zudem erzeugen die über 50 LOFAR-Stationen in aktuell acht Ländern riesige Datenmengen, die nur mit modernster IT-Technologie und Software in wissenschaftliche Forschungsergebnisse umgewandelt werden können.
Alexander Drabent erklärt, wie Aufnahmen des LOFAR-Teleskops entstehen. Foto: TLSDie Software und deren Weiterentwicklung sind deshalb ein relevanter Bestandteil des Teleskops selbst. "Das ganze Wissen und die Technik, wie das Teleskop beobachtet, steckt maßgeblich in der Software", erklärt Alexander Drabent. Der Wissenschaftler betreut und wartet als Haupt-Softwareentwickler die LINC-Pipeline für die Erstverarbeitung der großen Datenmengen aus den Beobachtungen mit LOFAR.
Pipeline ist eine Schlüsselkomponente
Die Pipeline ist eine Schlüsselkomponente für die spätere Auswertung der Beobachtungsdaten. Sie dient dazu, die aufgezeichneten Datensätze der LOFAR-Stationen mit einem Referenzmodell zu vergleichen. Das wird als Kalibrierung bezeichnet und ist ein zentraler Baustein der Erstverarbeitung. "Um Beobachtungsdaten zu 'verstehen‘ und diese zum Beispiel richtig in ein Bild des Radiohimmels zu 'übersetzen‘, benötigen wir eine Referenz. Die Aufgabe, den Vergleich mit der Referenz durchzuführen, kommt der LINC-Pipeline zu. Fast alle Daten, die mit LOFAR aufgenommen wurden, durchlaufen diese Pipeline", erläutert Drabent.
Die Pipeline rechnet Veränderungen der Messungen, die durch das Teleskop selbst oder durch Umwelteinflüsse entstehen, heraus, damit die Beobachtungsdaten ein klareres Signal ergeben. Außerdem analysiert LINC die Qualität der beobachteten Daten und macht den Vorgang der Kalibrierung transparent. Die Erstkalibrierung ist wichtig. Ohne sie können die Beobachtungsdaten nicht weiterverarbeitet werden.
LINC hat schon viele Entwicklungsschritte hinter sich. Drabent arbeitet seit Version 3.0 daran mit. Die neue Version 5.0 deckt nun eine viel größere Bandbreite des Teleskops ab. Sie kann erstmals für die Daten von beiden LOFAR-Antennenfeldern, den High-Band- und den Low-Band-Antennen, verwendet werden. Damit ist eine Voraussetzung für den künftigen Betrieb von LOFAR 2.0 geschaffen worden: Die gleichzeitige Beobachtung mit beiden Antennenfeldern.
Hintergrund: Wissenschaft mit LOFAR
Mit LOFAR können Astronomen Milliarden von Jahren zurückblicken in eine Zeit, bevor die ersten Sterne und Galaxien entstanden (in das so genannte "dunkle Zeitalter"). Sie können weite Bereiche des niederfrequenten Radiohimmels mit bisher unerreichter Auflösung kartieren und nach Radiotransienten Ausschau halten, die von einigen der energiereichsten Explosionen im Universum stammen.
Dieses englischsprachige Video von ASTRON, dem niederländischen Institut für Radioastronomie, zeigt, wie LOFAR funktioniert.