De platste telescoop ter wereld 5 juni 2010 de Volkskrant

Koningin Beatrix opent volgende week de nieuwe trots van de Nederlandse radiosterrenkunde: Lofar. Verstopt in het zompige Drentse landschap.

Superterp? Dan denk je toch al snel aan een Nederlandse Tafelberg. Groot en hoog. Horizonvervuiling. ‘Misschien inderdaad niet zo’n goeie term, publicitair gezien,’ geeft LOFAR-directeur Michiel van Haarlem toe. De LOFAR-superterp, even buiten Exloo in het oosten van Drenthe, is een rond ‘eiland’ in een nieuw ontwikkeld moerassig natuurgebied, een halve meter hoger dan de omgeving. Valt totaal niet op. Net zo min als de honderden antennes van de nieuwe radiotelescoop. Als je niet weet waar je op moet letten, kijk je er vanaf de naburige Beeksdijk gemakkelijk overheen. Van horzionvervuiling is gelukkig geen sprake.

Vrijwel onzichtbaar. Gek eigenlijk voor een radiotelescoop die met een afmeting van ruim duizend kilometer – van Zuid-Zweden tot Midden-Frankrijk – de grootste ter wereld is. Is dat low profile-karakter misschien ook de reden dat haast niemand van LOFAR heeft gehoord? Dat geen mens lijkt te weten dat Nederlandse astronomen en technici de laatste hand leggen aan een revolutionair instrument?

Vandaag over een week wordt LOFAR (LOw-Frequency ARray) officieel geopend door Koningin Beatrix. Nog niet alle antennevelden zijn klaar, maar de eerste sterrenkundige waarnemingen met de nieuwe telescoop zijn al binnen. Trouwens, LOFAR is natuurlijk nooit écht af. ‘Ik denk dat er meer internationale stations zullen volgen,’ zegt Mike Garrett, algemeen directeur van het Nederlandse radiosterrenkundig instituut ASTRON. ‘Polen, Spanje, Italië. Maar voorlopig is 12 juni de belangrijkste dag in mijn carrière.’

Nederland is altijd koploper geweest op het gebied van de radiosterrenkunde. Kort na de Tweede Wereldoorlog werd bij Radio Kootwijk op de Veluwe jacht gemaakt op de radiostraling van neutraal waterstofgas in het heelal. In 1956 verrees de radiotelescoop van Dwingeloo, die met zijn schotelmiddellijn van 25 meter even de grootste ter wereld was. Dwingeloo bracht de spiraalstructuur van het Melkwegstelsel in kaart. Met de veertien gekoppelde schotels van Westerbork breidde het onderzoek zich in de jaren zeventig en tachtig uit naar de radiostraling van verre sterrenstelsels. ‘LOFAR is de next wave,’ aldus ASTRON-sterrenkundige Ger de Bruyn.

In tegenstelling tot zijn voorgangers – en de meeste andere radiotelescopen in de wereld – richt LOFAR zich op kosmische radiogolven met een heel lage frequentie, en dus met een heel lange golflengte, tot wel dertig meter. Aanvankelijk ging het om een gezamenlijk Nederlands/Amerikaans project, maar toen Den Haag tientallen miljoenen euro’s subsidie bood op voorwaarde dat de telescoop hier gebouwd zou worden, stapte ASTRON eenzijdig uit het internationale samenwerkingsverband. ‘Dat wordt ons nog steeds kwalijk genomen,’ zegt Garrett, ‘maar als er uiteindelijk twee of meer radiotelescopen voor lage frequenties komen, is dat alleen maar winst.’

Op die lage frequenties heb je weinig aan een ‘klassieke’ schotel. In plaats daarvan bestaat LOFAR uit duizenden afzonderlijke antennes, die via snelle glasvezelverbindingen met elkaar gekoppeld zijn. De antennes zijn gegroepeerd in velden van ongeveer één hectare – de LOFAR-stations. Zes van die stations liggen op de ‘superterp’; veertien in de directe omgeving, en nog eens zestien op grotere afstand in Noordoost-Nederland. Daarnaast zijn er straks vijf stations actief in Duitsland, één in Zuid-Engeland, één in Midden-Frankrijk en één in Zuid-Zweden. ‘Oorspronkelijk zou het aantal velden en antennes twee keer zo groot zijn geweest,’ zegt Garrett, ‘maar in 2007 bleken die plannen toch te kostbaar.’

De twee typen LOFAR-antennes zijn de eenvoud zelve. Voor radiogolven van 3,75 tot 30 meter worden low band-antennes gebruikt. Die bestaan uit een twee meter lange verticale pvc-pijp, vier stukken ijzerdraad-annex-scheerlijn (de eigenlijke antennesprieten), een lap vijverplastic, een paar vierkante meter betongaas, een printplaatje en twee coax-kabels. Kosten, volgens LOFAR-directeur Van Haarlem: zo’n 150 euro per stuk. De high band¬-antennes, voor golven van 1,25 tot 2,73 meter, zijn wat groter, ingewikkelder en duurder; ze zijn met tientallen tegelijk ingepakt in platte piepschuim dozen, die weer verpakt zijn in zwart landbouwplastic.

Hoe kun je met een paar duizend statische houtje-touwtje-antennes precisie-onderzoek doen aan de kosmos? De truc is op zich simpel. Alle antennes vangen golven op uit elke richting in het heelal. Maar het signaal van één bepaalde kosmische radiobron, bijvoorbeeld ergens aan de noordwestelijke hemel, komt bij de ene antenne nét iets eerder aan dan bij de ande. Een supercomputer brengt die tijdsverschillen in rekening, waardoor je uit de brij van metingen het signaal van die ene bron kunt filteren. Het is die computeranalyse-achteraf die het mogelijk maakt om in een bepaalde richting te ‘kijken’. LOFAR wordt daarom wel een ‘software-telescoop’ genoemd.

De eerste proefwaarnemingen met een beperkt aantal stations zijn inmiddels al gepubliceerd. Knipperende pulsars in ons Melkwegstelsel, radiogolven die veroorzaakt worden door energierijke kosmische-stralingsdeeltjes, verre sterrenstelsels. ‘Met LOFAR houden we straks de hele hemel vrijwel permanent in het oog,’ zegt Raffaella Morganti, hoofd van de astronomiegroep van ASTRON. ‘Zo ontdek je zeldzame objecten en verschijnselen die heel snel veranderen – dat is absoluut een nieuwe trend in de sterrenkunde.’ Het onderzoek aan zulke ‘transients’ is dan ook een van de zes wetenschappelijke sleutelprojecten van LOFAR. Sterrenkundige Ralph Wijers van de Universiteit van Amsterdam ontving er 3,5 miljoen euro subsidie voor van de European Research Council.

De hoofdprijs voor LOFAR is echter de verwachte detectie van neutraal waterstof in het pasgeboren heelal. Vóórdat de eerste sterren begonnen te stralen, was het prille heelal koud en donker, en grotendeels gevuld met koel waterstofgas. Pas toen het licht aan ging, werd dat gas verhit en raakte het geïoniseerd – een belangrijke maar nog grotendeels onbegrepen periode in de ontstaansgeschiedenis van sterrenstelsels. ‘Hopelijk kunnen we komende winter al met de waarnemingen beginnen,’ zegt Ger de Bruyn, de leider van dit zogeheten EoR-project (End of Reionization). ‘Daar gaan we echt mee scoren.’

Neutraal waterstofgas zendt heel zwakke radiostraling uit op een golflengte van ongeveer 21 centimeter. Maar door de uitdijing van het heelal worden die golven tijdens hun reis naar de aarde enorm uitgerekt, tot vele meters, waardoor LOFAR ze kan detecteren. Hoe ouder het signaal, des te langer de golflengte waarmee het op aarde aankomt. Door op verschillende frequenties te meten, kun je dus de ionisatiegeschiedenis van het waterstofgas reconstrueren. ‘Teams in India en Australië zijn er ook mee bezig,’ zegt Morganti, ‘maar wij hebben duidelijk voorsprong.’ ASTRON-directeur Garrett: ‘Dit onderzoek gaat beslist Nobelprijzen opleveren.’

In Garretts kantoor staat niet alleen een salontafeltje met een LOFAR high band-antenne als onderstel, maar in de vensterbank prijkt ook een knalroze opblaas-alien. ‘Niet iedereen neemt het even serieus,’ zegt hij, ‘maar ik wil LOFAR ook inzetten voor de speurtocht naar mogelijke kunstmatige radiosignalen van buitenaardse beschavingen. Misschien later dit jaar al.’ Daarnaast gaat de nieuwe telescoop onderzoek doen aan magnetische velden in het heelal, aan kosmische straling en gammaflitsen, en aan uitbarstingen op de zon. LOFAR is bovendien een testbed voor technieken die toegepast gaan worden in de toekomstige SKA-telescoop (Square Kilometre Array), die nóg veel groter en gevoeliger wordt.

SKA zal gebouwd worden in Australië of Zuid-Afrika, waar veel ruimte en weinig omgevingsruis is. En omdat hij gaat bestaan uit LOFAR-achtige antennestations én velden van tientallen klassieke radioschotels, zal hij ongetwijfeld meer in het oog springen. Op de superterp bij Exloo kijkt LOFAR-directeur Michiel van Haarlem een beetje meewarig om zich heen. ‘Onze telescoop zie je eigenlijk alleen goed vanuit de lucht,’ zegt hij. ‘Het wordt hoog tijd dat er nieuwe foto’s worden gemaakt voor Google Earth.’

Vanaf de fiets- en wandelpaden door het nieuw ontwikkelde natuurgebied zullen toeristen misschien toch meer aandacht hebben voor bijzondere plantjes en watervogels dan voor de nieuwe trots van de Nederlandse radiosterrenkunde. Van Haarlem: ‘Er komt wel een soort bezoekerscentrum, en er zijn vage plannen voor een uitkijktoren. Maar ja, die moet behoorlijk hoog zijn wil je er wat aan hebben.’ En op horizonvervuiling zit in Oost-Drenthe echt niemand te wachten.

© Govert Schilling

Links: