Radiogolven
De techniek speelt in de sterrenkunde al een rol sinds Galileo Galilei als eerste een verrekijker richtte op de hemel. Vanaf die dag streeft de astronomie naar betere waarneemmethoden. In het begin ging het vooral om verbeteringen aan lenzen van optische telescopen. Pas in deze eeuw werd straling in andere golflengtegebieden ontdekt. Astronomen ontdekten dat sterren en gaswolken behalve zichtbaar licht ook radiostraling uitzenden. Kort na de tweede wereldoorlog gebruikten astronomen radar om waarnemingen te doen. Zo werd in 1951 waterstofgas in het melkwegstelsel ontdekt dat op een golflengte van 21 centimeter straling uitzendt.
Radiotelescoop Dwingeloo
Sinds de jaren vijftig wordt de Radiotelescoop Dwingeloo gebruikt, met in 1970 de ingebruikname van de WSRT, de Westerbork Synthese Radio Telescoop. Die gebruikt een speciale techniek, interferometrie, om met een aantal kleinere schotels één zeer grote telescoop te simuleren. In Westerbork gaat het om 14 schotels van 25 meter die samen een telescoop vormen van ruim drie kilometer. Met de WSRT kunnen veel kleinere details aan de hemel worden waargenomen dan in het verleden. Begin jaren tachtig zijn in zowel de Verenigde Staten als in Australië soortgelijke, en grotere, telescopen gebouwd. Door reeds bestaande telescopen op hetzelfde moment te richten op hetzelfde object ontstaan ‘telescopen’ ter grootte van een continent, of zelfs ter grootte van de gehele aarde. Zelfs dan is er nog geen grens bereikt. Medio jaren negentig worden twee radiotelescopen in een baan om de aarde gebracht om samen met de telescopen op aarde een megatelescoop te vormen die groter is dan de aarde zelf.
Groot
Het scheidend vermogen van een telescoop bepaalt of we twee dicht bij elkaar staande objecten afzonderlijk zien of als één geheel. Het scheidend vermogen van radiotelescopen is afhankelijk van de golflengte van de te ontvangen straling en de grootte van de ‘telescoop’. Hoe groter die golflengte, hoe groter de telescoop moet zijn om scherp te kunnen zien. Zichtbaar licht, dat een golflengte heeft van ongeveer 0,0003 millimeter, kunnen we met de drie millimeter grote lens van ons oog goed detecteren. Om radiostraling, dat een golflengte heeft van ongeveer 0,3 meter, net zo scherp te kunnen ‘zien’, hebben we een ‘lens’ nodig van 3000 meter. Om toch met grotere telescopen te kunnen ‘kijken’, maken astronomen gebruik van interferometrische telescopen als de WSRT. Alle afzonderlijke telescopen moeten wel gelijktijdig een object waarnemen. Dit gebeurt met een nauwkeurigheid van een miljoenste van een miljoenste van een seconde. Dit betekent dat men met kilometers kabel moet werken om alle signalen tegelijk bij de computer aan te laten komen. De schotels die dicht bij de computer staan hebben ook lange kabels zodat het signaal van die schotels er net zo lang over doet om bij de computer te komen als het signaal van de verder weg staande schotels.
Groter
Om nog scherper te kunnen waarnemen gebruiken astronomen Very Long Baseline Interferometry (VLBI). VLBI waarnemingen gebeuren met ver van elkaar verwijderde telescopen. Zo wordt een telescoop gesimuleerd net zo groot als een continent. Het is onmogelijk om van alle telescopen die meedoen aan een VLBI waarneming, een kabel te leggen naar een centrale computer. De deelnemers registreren daarom alle waarnemingen op magneettape. Die worden later in een centrale computer teruggespeeld en aan elkaar gekoppeld. Het gaat daarbij om enorme gegevensstromen. Astronomen verwerken tot 2 Gigabyte (2 miljard) per seconde aan informatie om maximaal 16 telescopen aan elkaar te verbinden. Een correlatorchip voegt alle signalen bij elkaar. Dan is het zelfs mogelijk honderden malen sneller te werken dan met de snelste supercomputers. De grootste afstand tussen twee telescopen bepaalt de grootte van de ‘gesimuleerde’ telescoop en daarmee het kleinst waarneembare detail. Het aantal tussenliggende telescopen is van belang voor de uiteindelijke scherpte waarmee dat detail wordt waargenomen.
Zie ook:
Dit artikel is eerder verschenen in nummer 2 uit de jaargang 1999 van het blad Archimedes.