Werken met één van de grootste telescopen ter wereld Understand article
Vertaald door Erik Crampe en Roland Van Kerschaver. Hebt u zich ooit afgevraagd wat en wie er zit achter de mooie en fascinerende astronomische foto’s en waarnemingen gemaakt met moderne telescopen? Douglas Pierce-Price van ESO, de Europese Organissatie voor astronomisch Onderzoek van de…
overblijfsel van een
supernova explosie
Eertijds bestond het leven van een astronoom uit stille nachten doorgebracht kijkend door het oculair van een telescoop. In het begin van de 20ste eeuw echter, werd astronomie een opwindende internationale uitdaging. De moderne astronomie confronteert ons met de grootste afstanden en massa’s en de extreemste afstanden in het heelal.
Maar niet iedereen die betrokken is bij astronomie is noodzakelijk een astronoom. Klasse onderzoekstelescopen zijn het neusje van de zalm. Hun geavanceerde detectoren worden cryogeen gekoeld tot temperaturen dicht bij het absolute nulpunt en ze gebruiken de nieuwste optische technieken. Hun volledige structuur is een complexe ingenieuze prestatie. Gesofisticeerde computersystemen zijn vereist om hun vloed aan gegevens te verwerken. Om deze technologie te ondersteunen heeft een modern observatorium ook ingenieurs, technici, computerspecialisten en een staf medewerkers in dienst.
Laat ons een kijkje nemen in een dag van het leven aan de VLT werkzaam in Chili bij ESO. Je zult zien hoe mensen van verschillende disciplines samenwerken om de telescoop het hele jaar door in bedrijf te houden. Waarnemingen met klassetelescopen worden zo veelvuldig aangevraagd dat elke nacht kostbaar is en elke dag vol van activiteiten.
De VLT is gelegen op Cerro Paranal in Chili, een 2635 m hoge berg in de Atacamawoestijn, die beschouwd wordt als de droogste plaats op aarde. In gedeelten van deze streek is nog nooit neerslag geregistreerd. De grote hoogte en de extreme droogte zijn uitstekende omstandigheden voor astronomische waarnemingen.
Wij beginnen de dag aan de VLT in de namiddag, vooraleer de zon begint onder te gaan. In de Paranal Residentie maakt het team dat deze nacht de telescoop zal bedienen zich klaar voor het werk.
De residentie waar de staf van het observatorium woont en werkt is een futuristisch gebouw, gedeeltelijk ondergronds gebouwd, met in het dak een 35 m brede glazen koepel. Het maakt deel uit van de uitrusting van het VLT basiskamp, gelegen op korte afstand van de top van Cerro Paranal.
De uitstekende astronomische omstandigheden in Paranal hebben een keerzijde. In deze dorre woestijnomgeving groeit er buiten vrijwel niets. De vochtigheid kan minder dan 10 % bedragen, er is intense ultraviolette straling van de zon en de grote hoogte kan mensen in ademnood brengen. De dichtse stad is 2 uur verwijderd, zodat zich een kleine paramedische kliniek bevindt in het basiskamp. Leven in deze extreem geïsoleerde plaats is als een bezoek brengen aan een andere planeet.
In de residentie is een kleine tuin en een zwemkom ontworpen om de vochtigheid binnen te verhogen. Het gebouw betekent voor de bezoekende staf een verademing in vergelijking met de barre omstandigheden buiten: er zijn ongeveer 100 kamers voor astronomen en anderen, ook kantoren, een bibliotheek, een cinema, een turnzaal en een cafetaria. Het gebouw heeft vier verdiepingen en de ingang bevindt zich aan de top, te wijten aan de onderaardse constructie.
Vanuit de residentie rijden de bezoekende astronomen en de astronomen die de volgende nacht dienst hebben 4 km langs een speciaal geconstrueerde en geplaveide weg naar het telescoopplatform. Hier op de vlakke top van Cerro Paranal bevinden zich ‘s werelds krachtigste optische en infrarood telescopen.
De astronomen maken de computersystemen klaar voor op hun nachtelijke waarnemingen en stappen dan op het terras om te genieten van de Chileense zonsondergang. Een “sterrenpad” dat loopt tussen de residentie en de top is een populaire ontspannende wandeling voor de VLT staf en de bezoekers.
avonds
Ondanks zijn naam is de Zeer Grote Telescoop in werkelijkheid een verzameling van verschillende telescopen. De vier telescopen van de VLT hebben elk een spiegel van 8,2 m diameter. Ze zijn verbonden met verschillende kleinere, beweegbare hulptelescopen waarvan er 2 operationeel zijn, een derde besteld is en een vierde volgt. De grote telescopen hebben als namen Antu (de Zon), Kueyen (de Maan), Melipal (het Zuiderkruis) en Yepun (Venus, de Avondster) in de plaatselijke indiaanse Mapudunguntaal.
Eén van de belangrijkste karakteristieken van een telescoop is zijn diameter. Deze bepaalt zowel de lichthoeveelheid die ze kan opgevangen (om zwakkere objecten te zien) als de hoekvergroting die ze kan meten (om meer details in de objecten te onderscheiden). De telescopen met hun spiegels van 8,2 m behoren al tot de grootste zichtbaar licht telescopen op aarde. Hierdoor kunnen ze objecten detecteren die miljarden keer zwakker zijn dan die waarneembaar met het blote oog. Met hun corrigerende optische systemen, die veel storende effecten door de aardatmosfeer wegnemen, is de VLT scherp genoeg om het iemand in theorie mogelijk te maken een kop van een krantenartikel te lezen over een afstand van 10 km.
Door gebruik van een techniek die interferometrie genoemd wordt, kan het licht van de hoofdtelescopen ook gecombineerd worden met dit van de hulptelescopen: dit geeft dan het effect van één enkele telescoop die even groot is als de volledige reeks afzonderlijke telescopen. Hierdoor kan het gecombineerde systeem, bekend als de VLT interferometer, zich gedragen als één telescoop met een diameter tot 200 m. Met de erbij horende hoekvergroting kan de VLT interferometer in theorie een astonaut zien op de maan.
Even voor zonsondergang krijgen de astronomen het gezelschap van de telescoop- en instrumentenoperatoren (TIO). Deze hooggeschoolde technici bedienen de telescoop en de instrumenten. Een deel van hun taak bestaat er ook in te zorgen voor de telescoop en de waarnemers: waarschijnlijk niet toevallig betekent ‘tio’ in het Spaans ‘oom’.
De TIO en ESO astronomen wonen gewoonlijk in Santiago of Antofagasta maar komen naar Paranal voor hun werkbeurten. De reis duurt 2 uur per vliegtuig gevolgd door nog een bustocht van 2 uur over een weg die deels niet geplaveid is. ESO astronomen besteden een deel van hun tijd aan werkzaamheden met de telescoop en een andere deel aan eigen astronomisch onderzoek.
De bezoekende astronoom kan van overal ter wereld komen. Alhoewel de meeste aanvragen afkomstig zijn van de ESO lidstaten kunnen onderzoekers van eender welke instelling solliciteren om de telescopen te gebruiken. Dit is een concurrerende aangelegenheid want de VLT is duidelijk overboekt: de aangevraagde tijd bedraagt 3 à 4 keer meer dan de huidige beschikbare tijd.
Ongeveer de helft van de observatietijd is bestemd voor projecten van astronomen op bezoek, de andere helft voor het verrichten van waarnemingen door TIO en ESO astronomen in opdracht van onderzoekers die daarvoor hun thuisbasis niet wensen te verlaten.
Nu de zon is onder gegaan op Cerro Paranal kunnen de waarnemingen beginnen. Het reusachtige gebouw is reeds geopend zodat de telescopen kunnen doordringen in de nachtelijke hemel. De bezoekende astronoom gebruikt de telescoop niet zelf maar laat dit over aan de TIO. Hij hoeft enkel de gewenste waarnemingen te beschrijven.
Men kan niet altijd vertrouwen op het weer, alhoewel de uitstekende atmosferische omstandigheden één van de redenen was voor de keuze van deze site. Soms is het weer toch niet goed genoeg voor de geplande waarnemingen en wordt de astronoom buiten spel gezet. Als dit het geval is kunnen ze overschakelen op vervangprojecten of op één uit de voorraad dienstverleningsprojecten.
worden met het blote oog,
bestaat de Orion nevel uit
gas en stof en heeft het een
breedte van verschillende
tientallen lichtjaren
Sinds Antu in 1998 voor het eerst licht opving, trad de VLT op het voorfront van het astronomisch onderzoek. Hij werd gebruikt om objecten waar te nemen in ons eigen zonnestelsel alsook mooie nevels en overblijfsels van supernova’s in de melkweg. Astronomen bestudeerden hiermee omlopen van sterren beschreven in het gravitatieveld rondom het supermassieve zwarte gat in het hart van onze melkweg en vonden ver verwijderde melkwegstelsel buiten het onze. VLT waarnemingen wierpen een nieuw licht op de mysterieuze kosmische explosies bekend als gammastraaluitbarstingen: de krachtigste ontploffingen in de kosmos. En … astronomen die gebruik maakten van de VLT waren de eersten die een beeld maakten van een ‘exo-planeet ‘: een wereld buiten ons zonnestelsel.
Gedurende de nacht kan het team langdurige waarnemingen verrichten aan enkele astronomische objecten of ze kunnen zich ook van het ene naar het andere doel verplaatsen, in een poging steeds optimaal tijd en weersomstandigheden te benutten. Maar aan elke nacht komt een eind en als de zon opgaat boven Cerro Paranal zijn de waarnemingen voltooid. De TIO plaatst de reusachtige telescoop in waaktoestand, sluit het gebouw en keert met de astronomen terug naar de Residentie om te rusten en te slapen.
Op de top staat de VLT nu voor een korte tijd leeg tot een nieuwe ploeg aankomt. De ploeg ingenieurs en technici van overdag, bijgestaan door astronomen met dagdienst zijn verantwoordelijk voor het onderhoud van de telescoop. De ingenieurs wonen in Antofagasta maar werken beurtelings 1 week op de VLT en 1 week thuis. Zij knappen problemen op die optraden gedurende de nacht of werken aan verbeteringen. Sommige arbeid wordt verricht op de VLT zelf maar er zijn ook laboratoria en werkplaatsen in het basiskamp naast de residentie.
Als de zon ondergaat neemt de dagploeg radiocontact op met de TIO die naar de top vertrekt. Ze maken de hardware van de telescoop klaar, openen het gebouw zodat alles klaar is voor de aankomst van de TIO en de astronomen. Eens de telescopen overgedragen vertrekt de dagploeg, met misschien een laatste blik op de zonsondergang, terug naar de residentie. Nu de dag beëindigd is begint een nieuwe nacht van ontdekkingen.
Institutions
Review
Dit artikel beschrijft hoe wetenschappers en ingenieurs werken aan moderne telescopen en dient om leraars te informeren over de taken die astronomen er verrichten. Het is van bijzonder belang voor leraars fysica maar het kan ook interessant zijn voor hen die algemene wetenschappen (in Vlaanderen Natuurwetenschappen) onderwijzen.
De stijl in dagboekvorm maakt het vlot leesbaar voor degenen die niet vertrouwd zijn met sterrenkunde. Alhoewel het artikel geen onmiddellijke leerstof bevat, kan het voor leerkrachten en hun leerlingen interessant zijn iets te vernemen over wetenschappers aan het werk.
Niettegenstaande het artikel een eerder idealistisch beeld schetst van het leven van astronomen aan de VLT rijzen er allerlei soorten vragen en wekt het de interesse voor het onderwerp op.
Roeland van der Rijst, de Nederland