Das 100 Meter Radioteleskop in Effelsberg, Deutschland.
Es ist eines der größten Radioteleskope der Welt,
und in der Lage Radiosignale zu detektieren die Milliarden von Jahren gereist sind,
aus den entferntesten Quasaren und Galaxien.
Je größer die Fläche eines Radioteleskops ist,
desto empfindlicher ist es für Signale des Kosmos,
was Beobachtungen von schwächerer Quellen ermöglicht.
Größere Teleskope erzeugen schärfere Bilder
mit besserer Auflösung.
"Natürlich gibt es ein Limit
an die Konstruktionsgröße eines Teleskops.
Glücklicherweise haben wir eine Lösung für das Problem.
Diese heißt Interferometrie."
Wenn die Interferometrietechnik gebraucht wird,
werden mehrere Teleskopen als ein größeres Teleskop simuliert.
Diese Teleskope beobachten dieselbe Region des Universums zum gleichen Moment, und sammeln Daten.
Diese Daten werden zu einem Supercomputer transportiert, Korrelator genannt.
Der Korrelator synchronisiert die Daten für jedes mögliche Paar
von Teleskopen und kombiniert alle Daten, so dass ein Bild entsteht.
Interferometrie ist auch möglich über tausende Kilometer Entfernung.
Das heißt dann Very Long Baseline Interferometry, oder VLBI.
Das Europäische VLBI Netzwerk ist eine Zusammenarbeit
von großen Radioastronomie-Instituten in Europa,
Asien und Afrika.
Mit dem Zugriff auf 27 Teleskope in 13 Ländern,
ist es dem EVN möglich ein Teleskop mit bis zu 10,000 Km
Durchmeser zu simulieren - fast so groß wie die Durchmesser des Erdes.
Mit so vielen Stationen auf großem Abstand,
ist es dem EVN möglich Bilder mit besserer Auflösung
zu liefern als die besten optischen Teleskopen.
"VLBI liefert eine sehr gute Auflösung. Eigentlich ist es so gut,
dass es möglich ist in astronomischen Objekten sich bewegende Dinge zu sehen.
Das ist etwas, das mit einer anderen Technik kaum möglich ist."
Wie mit kleineren Interferometriearrays,
werden VLBI Daten von Teleskopen zu einem Korrelator transportiert.
Der EVN Korrelator befindet sich hier,
am Joint Institute für VLBI in Europe, oder JIVE, in den Niederlanden.
Der Korrelator ist speziell für diesem Zweck gebaut,
und wird ständig verbessert um die Kompatibilität mit Upgrades
der Teleskope sicher zu stellen.
Korrelatorupgrades ermöglichen auch cutting-edge Möglichkeiten
neue astronomische Fragen zu stellen, zum Beispiel
wann und wie die ersten Galaxien entstanden.
Beim traditionellen VLBI
werden die Daten von Teleskopen zum Korrelator
auf Magnetbändern oder Festplatten transportiert.
Das Verschicken von Festplatten aus der ganzen Welt zu JIVE ist kostspielig.
Sie können beschädigt oder während des Transports verloren gehen,
oder mit Fehlern in den Daten ankommen.
Darüber hinaus gibt es eine signifikante Verzögerung zwischen
Beobachtung und dem Empfang bearbeiteter Daten beim Astronomen.
Auch die Planung von VLBI Beobachtungen erfordert in der Regel
eine erhebliche Koordinierung zwischen den vielen Instituten,
die die Teleskope betreiben.
Das ist eine Einschränkung der Möglichkeiten für unkoordinierte Beobachtungen
wenn transiente Ereignisse erkannt werden, wie Supernovae und andere gewaltige kosmische Phänomene.
Bis jetzt.
In den letzten Jahren hat JIVE zahlreiche Updates am Korrelator durchgeführt.
Die bedeutendste Verbesserung ist das Streaming von Daten
über Glasfasernetze direkt zum Korrelator.
"Diese Technik wird Real-time (Echtzeit) oder
Elektronik-VLBI gennant, oder kurz e-VLBI.
Und wir brauchen dieser Technik für den Datentransport von Teleskopen
direkt zum Korrelator, wo dese in Real-time korreliert werden."
Mit solcher schnellen Datenlieferung und Verarbeitung,
werden Problemen an den Teleskopstationen erkannt
und sofort korrigiert und somit wertvolle Daten gerettet.
Astronomen erhalten ihre Daten innerhalb weniger Stunden, statt Wochen.
Darüber hinaus machen Verfahrensänderungen es möglich
kurzfristige Beobachtungen zu tun, wenn transiente Aktivität erkannt wird.
"Einige der interessantesten astrophysikalischen Phänomene
sind vergänglich, und viele von ihnen sind in großer Entfernungen von uns.
Um die Emission von Objekten wie kollabierende Sterne oder
akkreditierenden schwarze Löcher zu erforschen, müssen Radioastronomen Beobachtungen
mit den größten Teleskopen kurzfristig arrangieren.
Real-time e-VLBI mit dem EVN macht das viel einfacher als zuvor,
so dass wir viele weitere transiente Quellen beobachten können.
In den vergangenen Jahren konnten wir einige Supernovae untersuchen,
das sind explodierende Sterne, sowie Mikroquasare mit hochkollimierten, relativistischen Jets
oder sogar einen Stern, der von einem super-massiven
Schwarzen Loch zerrissen wurde."
Diese Upgrades wurden möglich durch das EXPReS Projekt.
Koordiniert durch JIVE und finanziert von der Europäischen Union,
hat EXPReS den Korrelator für die real-time Verarbeitung aktualisiert.
Es vollendet einen Großteil der "letzten Meile" Vernetzung,
um die Teleskope zu verbinden.
"Daten von Teleskopen auf der ganzen Welt werden gestreamed
zu einem Hardware-Supercomputer, welche der Kern unseren VLBI Operationen ist.
Und was Sie auf dem Bildschirm sehen ist die Gesamt-Datenrate,
die in den..."
Nun ist e-VLBI ein regulär angebotener Service des EVN.
e-VLBI Beobachtungen haben bereits zu wissenschaftlichen Entdeckungen geführt,
welche unser Verständnis, wie sich Galaxien bilden und entwickeln verbessert haben.
Verbesserungen in den letzten Jahren haben e-VLBI
so gut wie das traditionelle VLBI,
in Bandbreite und Bildauflösung, gemacht.
Heute arbeitet JIVE daran, es noch besser zu machen.
Größere Anstrengungen sind bei JIVE nötig für eine neue Korrelatorplattform,
für höhere Datenraten, die vom EVN geplant werden.
JIVE und EVN-Ingenieure verwenden die neueste Elektronik,
um die Rechenleistung für zukünftige Radioastronomiebeobachtungen zu liefern.
Im Jahr 2010 begann JIVE das NEXPReS Projekt zu koordinieren.
Mit 14 Partnerinstituten kombiniert JIVE das Beste aus beiden Welten:
die Schnelligkeit und Flexibilität des E-VLBI
mit der Robustheit und Zuverlässigkeit des Disk-basierten VLBI.
Eine Haupttätigkeit des Projekts befasst sich mit dem
Sicherstellen des Datentransports bei Netzwerkstörungen.
Die Datenintegrität wird durch die Pufferung der Daten
an den Teleskopen und dem Korrelator gewährleistet.
Ähnliche Upgrades verbessern on-the-fly Überwachung und
Anpassung. Dies ermöglicht die automatisierte Korrelation.
Eine weitere NEXPReS Aktivität ist eine effizientere Nutzung der
Netze mittels "Bandbreite auf Anforderung".
"Im Moment haben wir statische Lichtwege für e-VLBI, das sind Punkt-zu-Punkt-Verbindungen.
Sie bestehe die ganze Zeit, ob wir sie nutzen oder nicht. Das ist nicht eine effiziente Nutzung von Ressourcen.
So entwickeln wir 'Bandwidth on Demand', die es ermöglicht, dynamisch Bandbreite zu der Zeit zuzuweisen,
zu wir sie benötigen, und nicht zu der Zeit, wo wir nichts tun."
Darüber hinaus sind spezielle Lichtwege auf 1 Gigabit pro Sekunde begrenzt.
Die EVN plant bereits Upgrades auf 4 und 10 Gigabit pro Sekunde.
Ein dritter Aspekt des Projekts befasst sich mit der begrenzten Geschwindigkeit
des bestehenden zentralen, Hardware-basierten Korrelator.
In den letzten Jahren hat JIVE einen Softwarekorrelator entwickelt,
der die Grundlage für einen automatisierten, verteilten Korrelator bildet.
Durch den Einsatz von Netzwerk-und Computer-Ressourcen,
welche bereits im EVN existiert, wird NEXPReS zusätzliche
VLBI Beobachtungen ermöglichen mit Ausnutzung der knappen Ressourcen.
Die letzte große Herausforderung für das Kombinieren von traditionellem und e-VLBI
ist die Speicherung und Archivierung der enormen Mengen an Daten, die in einer Beobachtung generiert wird.
Ein typisches EVN Experiment generiert 12 Gigabit an Daten pro Sekunde.
Das ist ungefähr das Gleiche wie ein hochwertiger, abendfüllender Film
jede Sekunde hat, und das über 12 Stunden.
NEXPReS entwickelt 'Networked Storage on Demand',
mit höherer Bandbreite und Kapazität um diese Daten aufzunehmen.
Radioastronomen au der ganzen Welt werden von diesen Entwicklungen
der nächsten e-VLBI Generation profitieren.
Darüber hinaus sind neue Entwicklungen der EVN Technologien
durch JIVE für neue Teleskope fundamental.
Der hohe Grad der Automatisierung und die verteilte Architektur
werden auch in das Design des 'Square Kilometer Array' eingehen.
Darüber hinaus sind diese Entwicklungen entscheidend für verschiedene
Planetenforschungsmissionen wie etwa die ESA-Sonde Venus Express
und Weltraum-basierte VLBI Teleskope, wie RadioAstron.
Die Anforderungen der JIVE Aktivitäten fordern Europas
ICT Infrastruktur bis über Ihre Grenzen hinaus.
"Es hat sich gezeigt, dass die Grundlagenforschung eine
positive Wirkung auf die Lebensfähigkeit unserer Wirtschaft hat.
Und es ist nicht schwer, sich vorzustellen, wie die Techniken,
die wir in e-VLBI einsetzen, auch andere Wissenschaften, Bildung, Kommunikation
und sogar Unterhaltung beeinflussen."
JIVE schafft einen Weg für die Zukunft der Radioastronomie.