21-12-2009
Kijken naar de rand van de kosmos.
Op het Groningse platteland verrijst momenteel een uniek astronomisch instrument. Lofar gaat op zoek naar de eerste sterren. En ondertussen denken astronomen alweer vooruit.
Bij ‘radiotelescoop’ denkt iedereen aan enorme schotels. Lofar is anders. Lofar bestaat uit velden vol kleine, simpele antennes die ieder voor zich de uiterst zwakke radiosignalen uit de kosmos opvangen. Het samenvoegen van al die signalen, ja zelfs het ‘richten’ van Lofar op een stukje sterrenhemel, geschiedt elektronisch. Lofar is bovendien in staat veel langere radiogolven te detecteren dan gewone radiotelescopen. En het is de grootste in zijn soort. Een uniek instrument – van Nederlandse makelij.
Het hart van Lofar is een veld vol antennes in het Drentse Exloo; andere ‘stations’ staan elders in het noorden van ons land, maar er is ook een aantal (deels nog in aanbouw) in het buitenland. Begin volgend jaar gaat Lofar echt van start. Dan zal (in het brein van de supercomputer), een ‘virtuele’ superschotel ontstaan van duizend kilometer doorsnede. En dan is Lofar nog niet af: steeds meer landen willen instappen, vertelt Mike Garrett, directeur van ASTRON, Nederlands Instituut voor Radioastronomie: ‘Meedoen met Lofar is relatief goedkoop – voor pakweg een miljoen euro kun je meedraaien in de top van het astronomisch onderzoek.’
Supercomputer
ASTRON levert het grootste deel van de hardware. Lofar kost ruim honderd miljoen, maar zeventig procent van de contracten voor Lofar wordt in Nederland uitgezet. Nederland is ook op een andere manier onmisbaar. Een instrument als Lofar is ondenkbaar zonder de nieuwste ICT. Garrett: ‘Een gewone radiotelescoop kan maar een heel klein stukje van de hemel bekijken. Het gezichtsveld van Lofar is duizenden keren zo groot. De hoeveelheid data die binnenkomt, is verbijsterend. Daarom beschikken we over een IBM BlueGene supercomputer in Groningen en voor het dataverkeer maken we gebruik van Geant, een Europees glasvezelnetwerk voor wetenschappelijk onderzoek, en het Nederlandse onderzoeksnetwerk Surfnet, een van de beste onderzoeksnetwerken in de wereld. Nederland loopt op dit terrein voorop, en daar maakt Lofar dankbaar gebruik van.’
Het hart van Lofar is een veld vol antennes in het Drentse Exloo.
Wat zal Lofar laten zien? Net als andere radiotelescopen gaat Lofar op zoek naar de zogenoemde ‘neutrale waterstoflijn’, straling die door waterstofatomen wordt uitgezonden en zo de structuur van het heelal ‘verraadt’. Maar door de uitdijing van datzelfde heelal worden elektromagnetische golven ‘uitgerekt’. De waterstoflijn met een oorspronkelijke golflengte van 21 centimeter wordt hoe verder je kijkt steeds langer – onzichtbaar voor gewone schotels. Maar niet voor Lo-far. Het kan het waterstofsignaal ontvangen van de rand van de kosmos, van het moment waarop de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden, zo’n twaalf miljard jaar geleden. Garrett: ‘Na de Big Bang bestond het heelal uit niets anders dan waterstofgas. Maar na een half miljard jaar duisternis, zogezegd, ontstonden in die immense gaswolk de eerste supergrote sterren. Lofar gaat ons een blik gunnen op die periode.’
Terug in de tijd
Maar astronomen weten nu al dat Lofar slechts globale antwoorden zal kunnen geven. Het wordt een doorbraak, maar het beeld dat Lofar geeft is toch niet meer dan een gemiddelde over miljoenen jaren. En dat maakt dat astronomen wereldwijd alweer denken aan een volgend project, volgens hetzelfde principe maar nog veel groter en gevoeliger: de Square Kilometre Array (SKA). Daarmee zouden ze (afgezien van mysterieuze zaken waarin astronomen grossieren – zoals het meten van ‘gravitatiegolven’, het zoeken naar ‘dark energy’ en onderzoek naar pulsars en zwarte gaten) dat tijdperk van de supersterren uiteen kunnen rafelen, en exact kunnen zien hoe in die kosmische wolk waterstofgas de structuur van ons heelal verrees. En wie weet kunnen we met SKA nog verder terug in de tijd. Richting Big Bang. Maar SKA is nu nog weinig meer dan een idee, en de bedenkers zijn vooral druk met het organiseren van fondsen. Dat zal wellicht niet lang meer duren. Garrett: ‘De SKA boekt nu snel vooruitgang en we moeten waarschijnlijk sneller met een definitief ontwerp komen dan gedacht. Het project maakt al stappen richting een meer formele organisatie, dat in staat is dit 2 miljard euro kostende project te leiden.’
SKA krijgt ook een centraal meetstation, maar dan vele malen groter dan dat van Lofar in Exloo. Waar dat komt te staan is nog onbekend, maar het zal niet in Nederland zijn. De ‘strijd’ gaat tussen Australië en Zuid-Afrika. Maar ons land kan ook in SKA een grote rol spelen: ‘Lofar zou er onderdeel van kunnen zijn, maar belangrijker: al staat het centrale instrument in Zuid-Afrika of Australië, dat betekent niet dat de dataverwerking daar moet gebeuren – of dat daar de wetenschappelijke ontdekkingen worden gedaan. En wat Nederland betreft: dankzij Lofar doen we hier ervaring op met dergelijke metingen, met de problemen waarvoor SKA straks komt te staan. We bouwen hier de expertise op die SKA straks nodig heeft. We hebben een voorsprong – en die willen we houden. Wat daar voor nodig is? Ten eerste, meer investeren in het aantrekken van promovendi om de gegevens die door Lofar verkregen worden te verwerken. En er voor zorgen dat het Lofar-project hier groeit, zodat Nederland de wetenschappelijke mogelijkheden van de SKA optimaal kan benutten.’
(depers.nl)