Wie sah das Universum kurz nach dem Urknall aus? Wie haben sich die ersten Sterne und Galaxien entwickelt? Um Antworten auf diese Fragen zu finden, blicken Forscherinnen und Forscher der Universität Bielefeld weit zurück in die Vergangenheit: Mit dem digitalen Radioteleskop LOFAR empfangen sie Signale, die Milliarden Jahre zu uns unterwegs waren. research_tv stellt die LOFAR-Station in Norderstedt vor, die die Universität Bielefeld in Kooperation mit der Universität Hamburg betreibt.

"Mit diesem Radioteleskop können wir sehr große und genaue Karten von Galaxien bekommen. Diese Daten ermöglichen uns, Rückschlüsse auf die Entwicklung des Universums zu ziehen", sagt Professor Dr. Dominik Schwarz von der Fakultät Physik der Universität Bielefeld. Mit seiner Arbeitsgruppe erforscht der Astrophysiker, wie Strukturen im Universum entstehen. Die LOFAR-Station in Norderstedt hat er gemeinsam mit Professor Dr. Marcus Brüggen von der Sternwarte in Hamburg und seinem Team geplant und im September 2015 als sechsten Standort in Deutschland eröffnet. Insgesamt besteht LOFAR aus 49 Empfangsstationen in ganz Europa. Die weite Verteilung ermöglicht eine wesentlich höhere Auflösung, als dies an einem einzelnen Standort möglich wäre. Für das weltweit größte Radioteleskop haben sich daher Partner aus Deutschland, den Niederlanden, Polen, Großbritannien, Frankreich, Schweden und Irland zusammengeschlossen.

In Norderstedt nimmt die LOFAR-Station ungefähr die Fläche eines Fußballfeldes ein. 192 Antenneneinheiten empfangen hier Sekunde für Sekunde Radiowellen aus dem All. Damit die Signale mit den Daten anderer LOFAR-Stationen zu einem Gesamtbild zusammenfließen können, erhalten sie einen exakten Zeitstempel. "Wann die Signale hier ankommen, ist auf zehn Nanosekunden genau bekannt", so Schwarz. Über GPS werden die Stationen synchronisiert, das Signal wird über das Forschungszentrum Jülich nach Groningen in den Niederlanden geleitet. Hier steht der Großrechner von LOFAR und errechnet aus den eingehenden Daten Bilder.

Statt Wellen sichtbaren Lichts aufzufangen, misst LOFAR Radiowellen. "Kurz nach dem Urknall, bevor es Struktur oder einen Stern im Universum gab, bestand das Universum nur aus neutralem Wasserstoff. Es gab kein Licht, deswegen nennt man diese Epoche auch die dunkle Epoche des Universums", erklärt Professor Dr. Marcus Brüggen. "Die einzige Strahlung ist eine schwache, die der neutrale Wasserstoff aussendet. Diese Strahlung kommt hier an, genau in dem Frequenzbereich, in dem wir messen." Der Frequenzbereich liegt sehr niedrig, zwischen 10 und 240 Megahertz, und wurde bislang kaum erforscht. LOFAR steht für Low Frequency Array (Niedrigfrequenz-Anordnung).

Laut Professor Dr. Martin Egelhaaf, dem Prorektor Forschung, hat das LOFAR-Projekt eine große Bedeutung für die Physik und für die Universität Bielefeld. "Es spielt eine wichtige Rolle bei der Internationalisierung der Uni, weil wir nicht nur mit starken nationalen Partnern wie der Uni Hamburg oder der Max-Planck-Gesellschaft kooperieren, sondern auch mit einem sehr starken Partner in den Niederlanden." Auf deutscher Seite sind neben den Universitäten Bielefeld und Hamburg unter anderem das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, das Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) in Garching sowie weitere Universitäten und Sternwarten beteiligt. In den Niederlanden liegt die Verantwortung bei der radioastronomischen Organisation ASTRON sowie den Universitäten Amsterdam, Groningen, Leiden und Nijmegen.