SKA ziet tienduizend keer meer van het heelal

Australië droomt van de grootste radiotelescoop ter wereld, de Square Kilometer Array, kortweg SKA. 'Het is hier leeg en het blijft hier leeg, dat is onze kracht.'

V an de hemel, zegt aboriginal liaisons officer Robin Boddington tijdens een telefonische vergadering met journalisten in het zaaltje van researchorganisatie Csiro in Sydney, weet ze eigenlijk niet zoveel. De hemel is in haar volk, de Wajarri Yamatji, iets van de mannen. En nu dus ook van de wetenschappers die met hun witte reuzeschotels op haar land gaan komen.

Als aboriginal vrouw, hoe geëmancipeerd en geïntegreerd verder ook, is zij meer van het land, de aarde, de antieke begraafplaatsen, de rituele kreken en rotsen. En de emoe-eieren natuurlijk, vooral na de big rains. Niet aankomen, is het devies, bij het geplande bezoek later in de week, aan de andere kant van het onafzienbare en goeddeels lege continent. 'Alles betekent hier iets voor ons.'

Voor wie in Australië de locaties bezoekt waar mogelijk de grootste radiotelescoop ter wereld zal verrijzen, is Boddington een onvermijdelijke ontmoeting, zij het door planningsproblemen vandaag telefonisch vanuit Perth, vijf uur vliegen verderop aan de westkust.

De Square Kilometer Array, kortweg SKA, zal volgens de plannen uit zeker drieduizend schotelantennes bestaan en tientallen kleinere antennevelden, verspreid over het immense lege continent. Samen zien ze duizenden keren meer van het heelal dan nu kan. Sinds begin jaren negentig wordt er over het project nagedacht door een consortium van twintig landen.

Het merendeel van de antennes komt in een gebied ter grootte van Nederland in het mid-westen van Western Australia. Een gebied met 150 officieel geregistreerde bewoners, zonder radiozenders, nagenoeg zonder telefoonverkeer, zonder vonkende motoren van pick-uptrucks.

Met, als de Australiërs de klus krijgen, het zwaartepunt in het westen van Australië, waar in de slaperige kuststad Perth het bijbehorende rekencentrum voor SKA moet verrijzen. Maar deze uithoek is voor een aanzienlijk deel aboriginal land. En dus gebeurt er niks zonder instemming van de plaatselijke bevolking en diens vertegenwoordigers. Ook geen persreizen, althans niet zonder stichtelijk praatje.

Later in de week zal het gezelschap van Europese journalisten vanuit Perth verder naar het noorden vliegen in een rammelend tweemotorig toestel, hotsend door de buiige Australische winterhemel. Naar Murcheson, waar 600 kilometer landinwaarts al een bescheiden begin met de voorbereidingen van SKA is gemaakt, een project met 36 schotels in de woestijn dat Askap heet, kort voor Australian SKA Pathfinder.

Het is er winter, maar de zon staat strak aan de hemel en er heerst nu al een scherpe droge hitte, die 's zomers ronduit verzengend moet zijn. De regen van gisteravond is allang opgedroogd. De witte schotels, Chinees fabrikaat, staan alsof ze gefotoshopt zijn in de oeroude dieprode stoffige steenvlakte. Eind 2012 moet de telescoop, met schotels van 12 meter doorsnede, in bedrijf zijn, gerund door de nationale onderzoeksorganisatie Csiro. Het begin, als het goed is, van iets nog veel groters.

Een zee witte schotels

Het zijn spannende tijden voor de Australische radioastronomen, een gemeenschap van pakweg 150 man in een relatieve uithoek van de wereld. Begin volgend jaar beslissen de deelnemende landen in SKA waar de telescoop komt. Twee aanbieders zijn nog in de race. Behalve Australië is ook Zuidelijk Afrika een optie. Op artists impressions van het project laat het SKA-management de locatie slim in het midden. Een zee witte schotels, verspreid over een dor en leeg landschap dat zowel de ene locatie als de andere zou kunnen zijn.

Een ding is helder, na een reeks ontmoetingen met Australische radioastronomen die bij SKA en aanpalende projecten betrokken zijn: ze willen even niemand voor het hoofd stoten. Neem Phil Diamond, een zwaargewicht van een Brit die tot een paar jaar geleden de beroemde telescoop in Jodrell Bank in Engeland leidde, en die nu in Sydney hoofd-radioastronoom van Csiro is. Moet SKA in Australië komen? Och, het gaat er vooral om dat de radioastronomie een nieuwe impuls krijgt, zegt hij vriendelijk.

Laten we het dan anders vragen: zou hij teleurgesteld zijn als het Zuid-Afrika wordt, bijvoorbeeld met het argument dat het project daar de wetenschap een veel grotere impuls kan geven? Tja. Hij is natuurlijk liever niet voor niks met zijn hele hebben en houwen naar Sydney gekomen.

Het zou logisch zijn als zijn land SKA zou binnenhalen, zegt later in de week in Perth eindelijk Ian Chubb, sinds kort chief scientist van de Australische regering. 'We hebben een traditie in radioastronomie en een zeer actieve gemeenschap op dat veld en we hebben een unieke geografische situatie. Het is hier leeg en het blijft hier leeg. Dat is onze kracht. Maar ook van mij hoort u niks nadeligs over Zuid-Afrika.'

SKA-directeur Brian Boyle is een wervelwind van enthousiasme over zijn reuzeproject, maar ook hij gunt iedereen het beste, in elk geval hardop. Waar SKA ook komt, het wordt fantastisch, zegt hij enthousiast. De telescoop, waarvan de bouw in 2016 moet beginnen en de eerste observaties tegen 2019 worden verwacht, zal tot vijftig maal zwakkere radiosignalen uit het heelal kunnen opvangen dan nu, dankzij het enorme gezamenlijke antenneoppervlak van de duizenden schotels: netto een vierkante kilometer. Vergelijk dat, stelt Diamond, met het oppikken van het signaal van een aards mobieltje vanaf Saturnus. 'Of een vliegveldradar op vijf lichtjaar afstand.' Per saldo ziet SKA ongeveer tienduizend keer meer van het heelal dan alle voorgangers samen. 'Een revolutie', zegt Diamond bij voorbaat opgetogen.

Elders op de met palmen en manshoog gras begroeide Csiro-campus in een buitenwijk van Sydney werkt hoofd-ingenieur John O'Sullivan in een golfplaten hangard aan innovatieve antenne-ontwerpen om die gevoeligheid te realiseren. Met een slimme aansturing van een soort schaakbord van digitale radio-ontvangers is zelfs zonder de schotels te draaien de kijkrichting van de telescoop te veranderen.

'Radioastronomie is voor een aanzienlijk deel software geworden', zegt O'Sullivan die ook te boek staat als de uitvinder van wifi, het wereldwijd gebruikte netwerkprotocol voor draadloos internet. Ooit leefde hij een paar jaar in Hoogeveen, Nederland, toen hij voor de radiotelescoop van Westerbork aan de antennes werkte. Het grootste probleem in de Australische uithoek, zegt hij, wordt het stof en de hitte. 'En de vogels, die slopen alles.'

Ongeveer eenderde van de toekomstige SKA-schotels komt volgens de ontwerpen in een gebied van 5 kilometer doorsnee bij elkaar te staan. Nog eens de helft staat tot een straal van 180 kilometer verderop, een gebied zo groot als Nederland. En de overige 20 procent komt tot soms wel 1.000 kilometer verderop, de oostkust en zelfs in Nieuw-Zeeland.

Dankzij de slimme verspreide opstelling komt SKA tot ongeëvenaarde details van waargenomen objecten aan de zuidelijke hemel. Beter, zegt Boyle nadrukkelijk, dan de Hubble-telescoop in zichtbaar licht levert. Mits, zegt hij, het dataverkeer feilloos werkt. Op gezette tijden vloeien er naar verwachting meer bits en bytes naar het reken- en datacentrum in Perth dan er nu door het hele internet gaan.

Energieslurper

Waarmee niet alleen een kolossale infrastructurele investering aan de orde zal zijn, een fijne spin-off van het op 1,5 miljard euro bouwkosten en 150 miljoen euro per jaar lopende kosten geraamde project. Maar ook een groot probleem, erkent Boyle: het hele project zal gemakkelijk 100 megawatt energie opslokken.

Een deel van Boyles inspanningen zal daarom moeten gaan zitten in het inzetten van duurzame energiebronnen, van zon tot aardwarmte. Al was het maar vanwege het imago van het reuzeproject. Tegelijk stijgt de vraag naar energie ook in Western Australia door de explosieve groei van de mijnbouwsector. Die wil gewoon snel goedkope stroom, en dus kolencentrales.

Een van de grootste innovaties, zegt Bryan Gaensler van het nieuwe Caastro-centrum voor All Sky Astrophysics bij de universiteit van Sydney, is het onwaarschijnlijke overzicht dat SKA zal kunnen geven. Met de bestaande radiotelescopen zijn slechts fracties van de hemel tegelijk te bekijken. De telescoop levert duizenden malen meer zicht, en nog in real time ook: er zullen live veranderingen aan de radiohemel mee te meten zijn. 'Een survey zal geen jaren meer duren, maar weken of maanden', verwacht hij.

Tegelijk worden zoveel mogelijk ruwe data in Perth opgeslagen, voor toekomstig gebruik door andere astronomen. 'De data zijn hemelfoto's waar iedere groep met zijn eigen vraagstelling naar zal kunnen kijken', aldus Gaensler.

SKA-directeur Brian Boyle draait op zijn laptop in zijn kantoortje elders in Sydney een preview van een gelikt reclamefilmpje voor SKA in Australië, dat hij een week later gaat vertonen op een bijeenkomst van toekomstige gebruikers in Banff, Canada.

Daar zal hij ook het nieuws bekendmaken van een eerste test met het glasvezelnetwerk dat de ruggegraat gaat vormen voor de dataverwerking van SKA. Telescopen van Nieuw-Zeeland tot Perth hebben onlangs tegelijk en live een quasar bekeken, een heftige radiobron die waarschijnlijk bestaat uit twee zwarte gaten die om elkaar heen draaien. Het systeem van twintig telescopen werkte feilloos samen. Proef geslaagd, ons net is er klaar voor, is het nadrukkelijke signaal voor de collega's die uiteindelijk zullen bepalen waar SKA komt: Australië of Zuid-Afrika.

Alles ruist en kraakt

Met de SKA-radiotelescoop kunnen we alle denkbare kosmologische problemen te lijf, vertelt in Perth directeur Peter Quinn van het nieuwe centrum van radioastronomie daar, van donkere materie tot de versnelde uitdijing van het heelal. Er is van alles in het heelal dat ruist en kraakt en ontploft, en vooral in het radiospectrum is er nog een wereld te ontdekken. Maar bijvoorbeeld ook de ontwikkeling van sterrenstelsels komt in een nieuw licht te staan. Door enorm veel sterrenstelsels te bekijken, ontstaat er een reeks snapshots die bij elkaar als een film het leven van een sterrenstelsel zullen kunnen vertellen. Ook planetenvorming, en zelfs de speurtocht naar signalen van leven elders, staan op het programma.

Directeur Quinn is vastberaden om van Perth een nieuw zwaartepunt in de internationale radioastronomie te maken, als SKA eenmaal binnen is. Een verdubbeling van de Australische astronomische gemeenschap, zegt hij, ligt zeker in de rede. De salarissen voor wetenschappers, merkt hij fijntjes op, zijn hier vele malen ruimer dan in de VS of Europa. En dat Perth aan de rand van de wereld ligt, is toch werkelijk een groot misverstand. Quinn: 'We zitten hier in Perth precies tussen de twee dichtst bevolkte tijdzones van de wereld, China en India. Afstand is ook een mentale kwestie.'

Waarom SKA?

De Square Kilometer Array (SKA) in Australië krijgt én een netto schoteloppervlak van een vierkante kilometer, én drieduizend antennes verdeeld over een groot gebied, tot 5.000 kilometer in doorsnede. Dat geeft grote gevoeligheid én fijne details. SKA biedt de wetenschap mogelijkheden om de zwaartekrachttheorie van Einstein te testen, zal zoeken naar vroege zwarte gaten en sterren, de donkere materie van het heelal in kaart brengen, en bijvoorbeeld ook raadselachtige magneetvelden op kosmische schaal. Zelfs ET is niet vergeten: er zal ook worden gespeurd naar tekenen van leven elders in het universum.

undefined

Meer over