Groot, groter, grootst

Het onderwerp 'grote telescopen' is in deze rubriek al vaker aan de orde geweest. Bij het doen van optische waarnemingen is een grote telescoop belangrijk om zwakke objecten te kunnen zien, of ze met een of ander instrument te kunnen detecteren.

Hoe groter de diameter van de telescoop, des te zwakker de objecten die nog kunnen worden waargenomen. Met het blote oog - in feite een telescoop van maar een paar vierkante millimeter, de pupil - kunnen we enkele duizenden sterren zien. Met een simpele prismakijker komen daar al miljoenen sterren bij die te zwak zijn om met het blote oog te worden waargenomen. De diameter van de grootste optische telescopen ter wereld bedraagt drie tot vijf meter en er wordt daarnaast hard gewerkt aan telescopen van acht tot tien meter.

In principe zouden die grote telescopen ook steeds scherper moeten zien, maar die vlieger gaat bij de optische sterrenkunde niet op. De aardatmosfeer vertroebelt het beeld aanmerkelijk, en de enige winst van grotere optische telescopen is dus de gevoeligheid.

Bij de radiosterrenkunde doet zich een soortgelijke maar toch weer geheel andere situatie voor. De radioastronoom 'luistert' naar kosmische 'radioruis', welke veroorzaakt wordt door bepaalde natuurkundige processen in astronomische objecten. Meting van deze radiostraling geeft informatie over die processen en dus over de objecten. Sommige objecten zenden alleen maar radiostraling uit, en zijn dus onzichtbaar voor optische telescopen maar wel degelijk waarneembaar voor radiotelescopen. Kosmische radiostraling wordt door een parabolische schotelantenne weerkaatst en gebundeld, en vervolgens in het brandpunt boven de schotel opgevangen. Ook hier geldt: hoe groter de schotel des te gevoeliger de telescoop.

De radioschotels zijn richtingsgevoelig. De 25-meter telescoop aan de rand van de Dwingeloose hei bij voorbeeld heeft een blikveld, of beter gezegd luisterveld, zo groot als de volle maan. Deze telescoop kan dus vaststellen of er uit een gebied aan de hemel ter grootte van de maan radiostraling afkomstig is of niet. Binnen dat gebied details onderscheiden kan niet. Omdat de volle maan een diameter van een halve graad aan de hemel heeft, is van scherp 'zien' dus geen sprake. In tegenstelling tot de situatie in de optische astronomie kan de radio-astronoom echter wel relatief eenvoudig zijn beeldscherpte vergroten. De aardatmosfeer werkt niet vertroebelend voor radiostraling en het recept is dus eenvoudig: maak de radiotelescoop groter.

Het bouwen van enorm grote radiotelescopen is moeilijk en duur. De grootste schotel ter wereld staat bij het plaatsje Effelsberg in de Duitse Eifel. Deze telescoop meet 100 meter in diameter. Er is overigens een fraai bezoekerscentrum bij deze telescoop - interessant vakantie-uitstapje! Maar ook door het aan elkaar koppelen van verschillende kleinere schotels bereikt men een grote beeldscherpte.

Dat gebeurt bij de zogenaamde synthesetelescoop in Westerbork. Elk van de veertien schotels is aan alle andere gekoppeld en op die manier wordt een grote telescoop gesimuleerd met een diameter van 2800 meter. De beeldscherptewinst ten opzichte van de Dwingeloo-schotel bedraagt dus ruim een factor honderd! De eigenlijke koppeling van de afzonderlijke telescoopcombinaties vindt plaats door middel van kabels en een speciaal daartoe gebouwd elektronisch apparaat, de correlator.

Het kan echter nog mooier. Dank zij de ontwikkeling van uiterst stabiele atoomklokken, die in tienduizend jaar minder dan een seconde voor- of achterlopen, is de zogenaamde VLBI-techniek ontwikkeld. VLBI staat voor very long baseline interferometry. Met VLBI simuleert men radiotelescopen zo groot als hele continenten, of zelfs zo groot als de hele wereld. Dat geeft dus een beeldscherptewinst ten opzichte van de Westerbork-telescoop van nog eens duizend keer!

Bij VLBI nemen radiotelescopen in verschillende landen en continenten tegelijkertijd hetzelfde object waar. De signalen van de afzonderlijke telescopen kunnen niet door kabels samengevoegd worden, dat zal duidelijk zijn. Deze signalen worden op computerband geregistreerd, samen met het signaal van atoomklokken bij elk van de telescopen. De verschillende banden worden weken later tegen elkaar afgespeeld in een speciale VLBI-correlator. Dank zij VLBI kunnen we met recht 'inzoomen' op astronomische objecten.

Van die VLBI-correlatoren zijn er maar enkele op de wereld. Een consortium van Europese radiosterrenwachten probeert nu een nieuw Europees VLBI-correlatorcentrum van de grond te krijgen in Dwingeloo. Men streeft ernaar, Dwingeloo het centrum van de Europese radiosterrenkunde te maken, de tegenpool voor een Amerikaans centrum dat nu in ontwikkeling is.

Een en ander hangt nog af van de bereidwilligheid van de Europese partners om geld in dit Nederlandse project te stoppen. Binnen afzienbare tijd moet duidelijk worden of de ambities van de Nederlandse radioastronomen gehonoreerd zullen worden.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden