Met een diameter van ruim duizend kilometer wordt het de grootste telescoop ter wereld: de LOw Frequency ARray (LOFAR). Het hart van de nieuwe radiotelescoop staat in Drenthe. Op 12 juni wordt het Nederlandse deel van LOFAR officieel in gebruik genomen. Daarmee wordt het begin ingeluid van een nieuw tijdperk in de radiotelescopie. Nog nooit is er met zulke goede aardse ‘oren’ naar het heelal geluisterd. Wat is het geheim van de nieuwe megatelescoop?
Het elektromagnetische spectrum
Eeuwenlang was de sterrenkunde een wetenschap die je met je ogen bedreef. Prehistorische volkeren keken al naar de sterren en kenden mystieke krachten toe aan de formaties van heldere stipjes. De oude Grieken probeerden de sterrenhemel in kaart te brengen en volgden de planeten op hun pad langs de nachthemel. De moderne sterrenkunde begon in 1609, toen Galileo Galilei voor het eerst een telescoop gebruikte om naar de sterren te kijken. Maar zelfs toen bestond de wetenschap uit het bestuderen van zichtbaar licht. Tijdens de zeventiende eeuw kwam langzaamaan het besef op dat er nog meer soorten licht zijn, die niet zomaar door het menselijk oog kunnen worden gezien. De meest geavanceerde telescopen van dit moment maken gebruik van die kennis: ze kijken niet alleen naar zichtbaar licht, maar ook naar infrarood of microgolven, gamma- en röntgenstraling en radiogolven.
LOFAR kijkt naar radiostraling, en met die straling is iets bijzonders aan de hand. De straling heeft een hele lange golflengte en kan bijna overal ongehinderd doorheen. Daarom is het een van de beste ‘kleuren’ straling om naar te kijken als je heel diep het heelal in wilt turen. Maar vanwege de lange golflengte van radiogolven – tot tientallen meters – moet een radiotelescoop enorm groot zijn. Een belangrijke soort radiostraling bestaat uit golven met een lengte van 21 centimeter, de vingerafdruk van koud waterstof. Die golven kunnen met grote radiotelescopen prima gedetecteerd worden. Langere golven bevatten andere informatie, bijvoorbeeld over het superjonge heelal. Daarvoor is een enkele schoteltelescoop niet meer zo nuttig, daar passen immers hooguit een handjevol van die golven op.
In plaats daarvan werken radiosterrenkundigen met een groep samenwerkende radiotelescopen, een array. Het gebied waarover ze gespreid staan is de effectieve grootte van de telescoop, dus een veld van een vierkante kilometer vol telescopen kan net zo’n duidelijk beeld geven als één enkele telescoop met een diameter van een kilometer. Daar staat tegenover dat de hoeveelheid straling die zo’n groep telescopen opvangt kleiner is dan die van een hele grote telescoop, dus ze zullen veel langer moeten meten om dezelfde informatie te vergaren.
Rijksmonument
Nederland heeft een rijke traditie in de radiotelescopie. In 1954 werd op de Dwingeloosche Heide een radiotelescoop met een diameter van 25 meter gebouwd, destijds de grootste ter wereld. Deze telescoop wordt niet meer gebruikt en is genomineerd om een rijksmonument te worden. Sinds de jaren zeventig staat er in Drenthe ook een array van radiotelescopen, de Westerbork Synthese Radio Telescoop (WSRT). Deze telescoop bestaat uit veertien parabolische antennes die verspreid staan over een gebied met een diameter van drie kilometer. In 1999 werden de antennes nog vervangen om ze up to date te brengen met nieuwe technologische standaarden. De WSRT werkt al regelmatig samen met andere Europese radiotelescopen om een nog nauwkeuriger beeld van de radiostraling uit het heelal te maken. Maar de golflengte waarvoor WSRT gevoelig is is beperkt, en de resolutie kan nóg beter. Vandaar LOFAR, een Europees monsterproject om alle andere radiotelescopen te doen vergeten.
Anders dan oudere arrays van radiotelescopen bestaat LOFAR niet uit schotelantennes. Die antennes hebben als nadeel dat ze gericht moeten worden op het object dat bestudeerd wordt. De LOFAR-antennes zijn een soort vierpotige spinnen van minder dan twee meter hoog. Ze werken net zo als de antenne van een radio, alleen met een veel hogere nauwkeurigheid. De 7000 antennes van LOFAR staan in groepjes, verspreid door een groot deel van Europa. Ze zijn gerangschikt in de vorm van een vijfarmige ster, waarvan het middelpunt in Drenthe ligt. De antennes zijn met elkaar verbonden via een bliksemsnel glasvezelnetwerk, dat de meetgegevens doorgeeft aan een centrale supercomputer. Daar worden alle signalen gecombineerd tot een haarscherp beeld van de radiostraling die door objecten in het heelal wordt uitgezonden.
Multidisciplinair
Met behulp van LOFAR kunnen sterrenkundigen de komende jaren onderzoek gaan doen naar de alleroudste sterren en sterrenstelsels in het heelal. Hiermee komt wellicht eindelijk een antwoord op de vraag wat de eerste objecten waren die zich vormden na de oerknal. Maar ook aan de kosmische straling die de aarde bereikt en over de magnetische activiteit van de zon kan LOFAR hele bijzondere metingen doen. Daarnaast zal het LOFAR-netwerk gekoppeld worden aan sensoren die weer- en klimaatinformatie en geologische metingen doen. Daarmee kan bijvoorbeeld bestudeerd worden waarom de bodem in Noord-Nederland verzakt.
De nieuwe array van radiotelescopen wordt op 12 juni 2010 feestelijk geopend door koningin Beatrix. In de loop van het jaar worden er steeds meer antennes op het hoofdnetwerk aangesloten, zodat de superprecieze LOFAR-telescoop in 2011 op volle kracht zal draaien.