Zijn wij alleen in het heelal? Het is een van de grootste mysteries die de mens bezighouden. Het antwoord hierop komt misschien binnenkort uit Drenthe. NU.nl sprak astronoom Harish Vedantham over de bouw van de grootste radiotelescoop ter wereld, waar Nederland aan meewerkt, en vroeg hem onder andere naar de kans op het vinden van buitenaards leven.

Minister Ingrid van Engelshoven (Wetenschap) maakte deze week bekend dat het kabinet 30 miljoen euro uittrekt voor de bouw en het beheer van de veelbelovende radiotelescoop, het zogeheten Square Kilometre Array (SKA), waaraan in totaal elf landen samenwerken.

SKA zal bestaan uit honderdduizenden gekoppelde satellietschotels en antennes die staan opgesteld in Australië en Zuid-Afrika. Wetenschappers uit meerdere landen kunnen daarmee straks terugkijken in de tijd tot net na de oerknal.

Het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON, waar Vedantham als astronoom aan verbonden is, gaat de Nederlandse deelname aan SKA leiden.

Kun je in eenvoudige taal uitleggen hoe de radiotelescoop werkt?

"Om te beginnen 'kijkt' een radiotelescoop niet naar licht, zoals optische telescopen, maar naar radiogolven. Dezelfde golven gebruiken we ook als we met elkaar bellen of naar FM-radio luisteren. We kunnen ze niet met onze ogen zien, maar antennes en schotels kunnen de radiogolven uit de ruimte wel vangen. Net als dat er verschillende kleuren licht zijn, bestaan er ook verschillende soorten frequenties, uiteenlopend van laag tot hoog. Het verschil in frequentie vertelt je iets over het object wat je bekijkt."

"Maar omdat het erg moeilijk is om een radiotelescoop te bouwen die zowel lage als hoge frequenties kan vangen, bestaat de SKA uit twee aparte telescopen: een in Australië voor de lage frequenties en een in Zuid-Afrika voor de hoge en midden frequenties. De telescopen bestaan uit antennes die verspreid staan over een groot gebied, die geclusterd worden in stations. Samen vormen deze stations een grote telescoop."

"De locaties zijn gekozen omdat ze zo afgelegen zijn en er amper straling is van telefoonverkeer die de boel kan verstoren. De telescoop gebruikt namelijk dezelfde frequentie, maar het signaal vanuit het heelal is heel zwak. Het is alsof je vuurvliegjes bekijkt door een rietje."

"Alle data die in Australië en Zuid-Afrika binnenkomen, blijven daar niet. Ze worden overgebracht naar wetenschappers in verschillende landen, waaronder Nederland, die de informatie zullen gaan bekijken."

Een illustratie van de antennes van de SKA-telescoop in Australië waarvan er uiteindelijk honderdduizenden komen te staan. (Bron: SKA Organisation)

In Drenthe 'luisteren' astronomen van ASTRON al 63 jaar naar de sterren. Dat begon met de opening van de 25 meter grote radiotelescoop in Dwingeloo in 1956. In 1970 kwamen daar de veertien grote stalen schotelantennes bij, die staan op het terrein van voormalig Kamp Westerbork.

In 2010 werden die bijgestaan door ongeveer zevenduizend kleine antennes van de nieuwe radiotelescoop LOFAR, momenteel 's werelds grootste radiotelescoop, gelegen in natuurgebied Hunzedal.

Het is met zoveel aanwezige kennis daarom niet vreemd dat ASTRON de Nederlandse deelname aan SKA mag gaan leiden. De sterrenkundigen in Drenthe zijn verheugd dat zij mogen helpen de "mysteries van het universum te onderzoeken".

Welke bijdrage gaat ASTRON leveren aan de radiotelescoop?

"ASTRON heeft een lange geschiedenis als het gaat om het bouwen van telescopen. Het recentste voorbeeld daarvan is LOFAR. Hierdoor hebben wij de technologie, de expertise en de ervaring in huis om een leidende rol te gaan spelen bij het project. Het verschil met de LOFAR is eigenlijk vooral de grootte, de SKA is tien keer zo groot en tien keer zo gevoelig. Een ander verschil is dat LOFAR tot veel lagere frequenties gaat."

Het project stelt dat resolutie van afbeeldingen van SKA vijftig keer groter zal zijn dan foto's van de Hubble Space Telescope. Maar de Hubble maakt foto's en de radiotelescoop zoekt naar radiogolven die met het menselijk oog niet te zien zijn?

"Het is met een telescoop niet mogelijk om alles te zien, daarom moet die steeds naar een punt in de ruimte wijzen. Dat gebied zal met SKA vijftig keer groter zijn dan dat van Hubble. Omdat het beeld van SKA bestaat uit meer pixels is de resolutie hoger. Maar dit zegt niets over de scherpte, want die is beter bij Hubble."

"De techniek om foto's te maken met een radiotelescoop is heel anders dan we gewend zijn. Hubble gebruikt eigenlijk dezelfde techniek als de camera in je telefoon, alleen dan in veel hogere kwaliteit. De radiotelescoop heeft in plaats van lenzen en spiegels alleen antennes, die gecombineerd worden in de computer en daarna een beeld opleveren."

"Bovendien zien we met de radiotelescoop dingen die Hubble niet ziet, zoals waterstofgas, het meest voorkomende element in het heelal. Vlak na het ontstaan van het universum, toen er nog geen sterren of sterrenstelsels waren en het nog helemaal donker was, bestond het heelal vooral uit waterstofgas. Door naar dit gas te zoeken, kunnen we tot ongeveer dertien miljard jaar terugkijken, de vroege periode van het heelal."

“We gaan terugkijken naar de tijd waarin het heelal nog een baby was”

Ook spiegelt het project ons voor dat de SKA meer data gaat genereren dan het gehele internet nu. Om deze gigantische bulk aan informatie te verwerken zijn supercomputers vereist die sneller zijn dan de bestaande supercomputers. Zijn die computers er al?

"Ja en nee. De hoeveelheid data die de telescoop gaat geven is inderdaad enorm. Een van de grootste uitdagingen is om met deze gegevens om te gaan. Om al die data op te slaan en er afbeeldingen van te maken, moeten we naar een hoger niveau, daar is nog veel onderzoek voor nodig. En dat gebeurt al, zo werken we bij ASTRON momenteel samen met IBM (het Amerikaanse technologieconcern, red.) aan een project om die supercomputer te ontwerpen."

Het SKA-project startte in 2012. Op dit moment wordt volgens ASTRON de laatste hand gelegd aan het ontwerp van SKA. In 2021 moet de bouw ervan beginnen en rond 2025 moet de telescoop volledig operationeel zijn. Op dit moment loopt wel al een testfase in Australië, waarbij de organisatie hoopt in 2020 de eerste beelden te kunnen maken.

Dit 'ziet' een radiotelescoop. Dit beeld van de Melkweg is in 2016 geconstrueerd uit data van een Australische radiotelescoop. Het laat zien hoe het heelal eruitziet als mensen radiostraling zouden kunnen zien. Rood staat voor de lage frequenties, groen voor de midden frequenties en blauw voor de hoge frequenties. De stipjes zijn sterrenstelsels. (Bron: Natasha Hurley-Walker (Curtin/ICRAR) and the GLEAM Team)

Welke grote ontdekkingen gaat SKA doen?

"We gaan terugkijken naar de tijd waarin het heelal nog een baby was, een periode die we nog nooit hebben gezien. Dit was de periode waarin sterren en sterrenstelsels zich begonnen te vormen. Die oorsprong kan ons vertellen hoe wij hier gekomen zijn."

"Heel interessant is ook of we de relativiteitstheorie van Einstein, die stelt dat ruimte en tijd kunnen vervormen, kunnen testen. Daarnaast hopen we moleculen te vinden die fundamenteel zijn voor het begin van leven."

Gaat de SKA buitenaards leven vinden?

"Om eerlijk te zijn, heb ik geen idee. We weten gewoon niet of we dat nu gaan vinden. Wel zijn er bepaalde signalen, waar sommige mensen heel enthousiast over zijn, die we gaan bekijken. Ook als we beter weten hoe sterrenstelsels zich vormen, kunnen we betere voorspellingen geven over waar leven kan ontstaan. We hebben al een paar goede ideeën van plekken waar we moeten kijken, dit zijn planeten die in de bewoonbare zone van hun sterren staan."

Hoe lang gaat de telescoop mee? En komt er ooit nog een betere?

"Mijn gok is dat we met het huidige ontwerp, als alles gebouwd is, zeker tien jaar vooruit kunnen. Wat er daarna gebeurt is afwachten. Misschien kunnen we nog wat aanpassen of misschien leidt het weer tot een nieuwe ontdekking. Zo is het tot nu toe altijd gegaan met andere telescopen, het gaat heel organisch."

Vier feitjes over de telescoop

  • Om alle data die SKA in een dag verzamelt af te spelen op een iPod zou je 2 miljoen jaar nodig hebben.
  • SKA zal zo gevoelig zijn dat het een radarsignaal kan oppikken op tien lichtjaren afstand.
  • De rekenkracht van de centrale SKA-computer zal gelijk zijn aan dat van honderd miljoen PC's.
  • Alle antennes samen genereren drie keer zoveel data als al het internet bij elkaar. (Bron: SKA Organisation)

Wat levert het project op voor Nederland?

"De investering verdienen we op twee manieren terug. Technisch, doordat we meer te weten komen over het ontwerpen en bouwen van telescopen en wetenschappelijk, omdat het werk oplevert voor wetenschappers. Niet alleen bij ASTRON, maar ook op verschillende universiteiten in Nederland, waar wetenschappers ons gaan helpen de beelden van de telescoop te bestuderen."

"Mede door LOFAR hebben we een generatie aan wetenschappers waar we groot voordeel uit kunnen halen. Met zoveel kennis kunnen we een leidende rol gaan spelen."

Het kabinet hoopt om die reden ook voor elkaar te krijgen dat het Europese datacentrum voor de telescoop zich in Nederland vestigt. De overheid verwacht dat niet alleen de wetenschap, maar ook de Nederlandse economie gaat profiteren van de deelname aan SKA. Het ministerie van OCW berekende in 2016 dat SKA honderd tot tweehonderd banen gaat opleveren in Nederland.