Datenintensive Radioastronomie: JUWELS trägt zur bisher umfassendsten Karte des nördlichen Himmels bei
Mehr als ein Jahrzehnt lang beobachtete ein internationales Team von Radioastronominnen und -astronomen den Nordhimmel mit dem Radioteleskop LOFAR (Low Frequency Array). Mit der dritten großen Datenfreigabe veröffentlichte LOFAR nun die bislang umfassendste Radiokarte aktiver Galaxien. 13,7 Millionen kosmische Radioquellen – darunter aktive Galaxienkerne, verschmelzende Galaxienhaufen und seltene Supernovaüberreste – sind darin erfasst. Die Ergebnisse erschienen kürzlich im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics.
Neben dem Forschungszentrum Jülich, auf dessen Gelände sich die LOFAR-Station DE605 befindet, und dem Jülich Supercomputing Centre, welches den Rechner JUWELS bereitstellt, waren Universitäten aus Deutschland, den Niederlanden, Polen, Frankreich, Irland, Lettland, Schweden und dem Vereinigten Königreich sowie die Thüringer Landessternwarte beteiligt. Rund 13.000 Beobachtungsstunden wurden für die bislang detailreichste Himmelsdurchmusterung (LOFAR Two-metre Sky Survey, LoTSS) ausgewertet.
Radioteleskop liefert Einblicke ins unsichtbare Universum
Das Besondere an Beobachtungen bei niedrigen Radiowellenfrequenzen ist, dass sie ein völlig anderes Bild des Kosmos liefern als optische Teleskope. Energetische Phänomene, die für das Auge unsichtbar bleiben, wie Ausströmungen (Jets) aus supermassereichen Schwarzen Löchern oder Galaxien mit starker Sternentstehung, werden so sichtbar. Auch seltene oder schwer nachweisbare Objekte – von verschmelzenden Galaxienhaufen bis zu schwachen Supernovaüberresten – lassen sich auf diese Weise gezielt untersuchen.
Datenverarbeitung auf dem höchsten Niveau
Die Auswertung der rund 13.000 Beobachtungsstunden erforderte eine hochkomplexe Datenverarbeitung. Die Rohdaten wurden kalibriert, von ionosphärischen Störungen bereinigt und in ein dauerhaftes Archiv überführt – ein technisch anspruchsvoller Prozess, bei dem das JSC mit seinem modularen Supercomputer JUWELS eine zentrale Rolle spielte, parallel zu Rechenressourcen anderer Partnerinstitutionen.
Auf JUWELS wurden komplexe Kalibrations- und Imaging-Pipelines implementiert und über Millionen Rechenstunden hinweg ausgeführt. Die präzise Korrektur atmosphärischer Effekte sowie die automatisierte Identifikation und Katalogisierung von Millionen Radioquellen erforderte eine hochgradig skalierbare HPC-Architektur mit leistungsfähiger Datenanbindung und nachhaltiger Archivierung. Heute gehört das LOFAR-Archiv zu den größten astronomischen Datensammlungen weltweit.
„Erstmals in einem astronomischen Beobachtungsprojekt sind Datenmengen dieser Größenordnung gespeichert, verarbeitet und öffentlich zugänglich gemacht worden. Die LoTSS-Himmelsdurchmusterung schafft damit neue Maßstäbe und ebnet zugleich den Weg für kommende Großprojekte“, sagt Cristina Manzano, Head of ODT Technical Services am Jülich Supercomputing Centre (JSC).
Strategische Bedeutung für Deutschland und Europa
Die Veröffentlichung zeigt die Stärke integrierter europäischer Forschungsinfrastrukturen – von verteilten Teleskopstationen bis zu leistungsfähigen Supercomputern und langfristigen Datenarchiven. Damit stärkt das JSC die Rolle Deutschlands in der europäischen Radioastronomie. Die im LOFAR-Kontext entwickelten Methoden dienen zugleich als Referenz für kommende datenintensive Großprojekte und sichern Europas internationale Wettbewerbsfähigkeit in der Astrophysik.
Über LOFAR-ERIC
LOFAR (Low Frequency Array) ist ein Radioteleskop, das vom niederländischen Institut für Radioastronomie ASTRON entwickelt wurde. Es besteht aus Tausenden einfacher Antennenelemente, die über Europa verteilt und über Glasfasernetze verbunden sind. Die Daten werden mit leistungsstarker Rechenkapazität kombiniert, um detailreiche Bilder des Radiohimmels zu erzeugen.
Betrieben wird LOFAR vom LOFAR European Research Infrastructure Consortium (LOFAR ERIC), einem Zusammenschluss von Institutionen aus elf Ländern. Das Konsortium bündelt Fachwissen, Infrastruktur und Rechenleistung über Grenzen hinweg und ermöglicht Spitzenforschung zur Entstehung des Universums. Das LOFAR-Archiv gehört heute zu den größten astronomischen Datensammlungen weltweit.
In Deutschland werden die Daten unter anderem von Forschungsverbünden wie dem Exzellenzcluster Quantum Universe oder der DFG-Forschungsgruppe FOR 5195 Relativistic Jets in Active Galaxies genutzt. Im Rahmen des GLOW-Konsortiums (German Long Wavelength) sind sechs Universitäten sowie das Forschungszentrum Jülich, das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, das Max-Planck-Institut für Astrophysik, das Max-Planck-Institut für Radioastronomie und die Thüringer Landessternwarte Tautenburg am Betrieb der sechs deutschen LOFAR-Stationen beteiligt.
Weiterführende Informationen
- Pressemitteilung des Tautenberg-Observatoriums: Umfassende Karte des Radiohimmels veröffentlicht
- News-Meldung des FZJ: LOFAR veröffentlicht größte Radio-Himmelskarte aller Zeiten
- Fachartikel: „The LOFAR Two-metre Sky Survey VII. Third Data Release”, T.W. Shimwell et al., 2025, in: Astronomy & Astrophysics, DOI: 10.1051/0004-6361/202557749
- Frühere Meldung des FZJ: Radioteleskop LOFAR wird europäische Forschungseinrichtung
Kontakt
Cristina Manzano
Head of ODT Technical Services
- Jülich Supercomputing Centre (JSC)
Raum 226