Ik ging naar de radiotelescoop in Drenthe om te luisteren naar het heelal

In de serie Verboden Toegang gaan we naar de verborgen plekken op de wereld waar de natuur plaats heeft gemaakt voor technologie. In aflevering 6: de radiotelescopen in Westerbork.

Ik kom uit zo’n gezin dat ieder jaar op dezelfde vakantie ging: in een geleende auto naar het einde van de wereld, namelijk Drenthe. Daar bezochten we ook altijd hetzelfde vakantiepark in Lhee, huurden we een huisje genaamd Koolmees, om van daaruit dezelfde uitstapjes te ondernemen, en: dat was fantástisch. Het hoogtepunt was de sterrenwacht, een gigantische radiotelescoop zo patsboem midden in het bos. Het getingel van de schaapskudde verderop en het zoemen van die telescoop, dat waren de vakantiegeluiden. Magisch. Alsof hij zijn hoofd in zijn nek had gelegd keek die reusachtige schotel recht omhoog, het bos uit, het universum in. Geen idee wat hij allemaal zag of hoorde, ook al kwam ik er meermaal daags langs. En nog steeds heb ik eigenlijk geen idee. Dus: terug naar Lhee!

Het voorstel van ASTRON, het Nederlandse Instituut voor radioastronomie, is om eerst even bij Bospub de Boerdennen te lunchen, dat is astronomengebruik. Frank Nuijens, Head of Communications, en Vanessa Moss, een jonge Australische telescope scientist, zitten er al. Er is niets veranderd in tweeënhalf decennium: nog steeds is het een sprookjesachtig houten pannenkoekenrestaurant, verscholen in het bos. En iedere dag rijden hier 180 werknemers van ASTRON voorbij. Vanuit het pittoreske esdorp met de statige woonboerderijen, zwerfkeien en een inwoneraantal dat gezamenlijk in de ASTRON-bedrijfskantine past, tuffen de medewerkers over het hobbelige zandpad waar absoluut geen auto’s mogen komen volgens de talloze rode borden. Maar wat de hel doen ze bij ASTRON, daar midden in dat bos? Naar boven kijken? Naar ruis luisteren? Hoe klinkt dat en wat zien ze dan precies?

Ja, ik sla eigenlijk direct de plank al mis, volgens Frank: er is niet echt sprake van ‘kijken’ of ‘luisteren’. Ze bestuderen radiogolven, vooral via de computer, die alle signalen plot.

Jammer, want ik had eigenlijk gehoopt dat ik een koptelefoon op zou krijgen om het heelal te kunnen horen.

“Als je wilt weten hoe het heelal klinkt,” zegt Vanessa, “moet je Contact kijken. Die scene dat Jodie Foster met haar koptelefoon op zit klopt dan weer niet, want geen enkele radioastronoom luistert met een koptelefoon naar waarnemingen,” zegt Vanessa, “maar die film geeft wel een goed beeld van wat radioastronomen doen." Zichtbaar licht is de enige straling die we met onze ogen kunnen zien, legt ze uit, maar objecten in het heelal zenden ook andere straling uit, zoals radiogolven of röntgen. Een sterrenstelsel ziet er op verschillende golflengten dus heel anders uit, en daarom gebruiken astronomen ook verschillende soorten telescopen. Bij ASTRON zijn dat radiotelescopen, die ze ter plekke ontwikkelen en bouwen, om vervolgens de radiogolven te meten. En de meeste van die data ontvangen ze hier in het bos.

Wat voor data?

“Noise, dat bestaat uit thermal signals, earth signals en space signals. Weet je wat een pulsar is?” vraagt Vanessa enthousiast.

“Als een grote ster explodeert vormt die soms een pulsar. Pulsars are really cool, het zijn een soort perfecte ruimteklokken. Gewone satellieten vertellen ons waar we zijn, maar als je zelf in space bent, heb je geen contact meer met die satellieten. Om dan je plaats te bepalen, zou je pulsars kunnen gebruiken. Want een pulsar heeft een kenmerkende eigen hartslag, een soort gps voor out of space dus!”

“Of een soort vuurtorens in de ruimte,” vult Frank aan.

“Yeah! Want het is een soort bol met een toren die…” Vanessa’s oog valt op een sierpompoen in de vensterbank. “Kijk! Precies zo eigenlijk. Ze richt de steel van de pompoen schuin omhoog en laat de kalebas roteren. “De steel is de straling, en die komt in deze draaicirkel voorbij.” Ze zwiept de pompoen een paar keer in de rondte. “Zo lees je de pulse.”

Nederland is een van de koplopers op het gebied van radioastronomie. “Omdat het hier altijd zo bewolkt is,” volgens Frank.

“Huh?”

“Radiogolven gaan dwars door de wolken, dus die kun je altijd meten. Wij zijn daarom niet afhankelijk van een heldere lucht of de nacht, wij kunnen hier gewoon dag en nacht waarnemingen doen. Maar laten we gauw bestellen, want we hebben een complete middag voor je in petto!”

Na pannenkoeken, tosti’s en muntthee rij ik achter hun twee Toyota Yarissen aan het bos in. Unisex fietsvakantie-echtpaartjes fronsen naar de verboden voertuigen op hun zandpad en gaan pas op het allerlaatste moment aan de kant.

De eerste ASTRON-stop is de oude radiotelescoop: de DRT, de Dwingeloo Radio Telescoop.

“Prachtig hè?” Vol liefde kijken de ASTRON’ers omhoog naar hun schotel. Prachtig inderdaad. Vanessa vertelt dat wanneer ze hier op de campus slaapt – in een groot houten chalet onder de bomen – ze de telescoop ook ’s nachts weleens bezoekt, omdat hij dan op zijn mooist is.

Is dit ook haar lievelingstelescoop?

“Neeee, dat is de ASKAP, in West-Australië.”

“ASKAP?”

“De Australian Square Kilometre Array Pathfinder,” legt Frank uit. “Dat is ook iets wat je over astronomie moet weten: het is vergeven van de acroniemen.”

Telescopen worden zo ver mogelijk van mensen af gebouwd – een grappig contrast: bij het bestuderen van de ruimte, hebben astronomen eigenlijk vooral last van onze technologische samenleving vol storende straling – en hier in Nederland kom je dan zo ongeveer in Lhee uit. Maar de ASKAP, een van de grootste telescopen ter wereld, staat in een graafschap even groot als heel Nederland, met nog minder inwoners dan Lhee.

De observaties hier in Nederland worden inmiddels gedaan door een rij schotels van de WSRT (Westerbork Synthese Radio Telescoop) iets verderop, plus door een veld hypermoderne telescopen in Exloo, de LOFAR (Low Frequency Array, de krachtigste radiotelescoop van Europa). Deze Dwingeloose schotel wordt nu vooral educatief gebruikt en kan ook nog gewoon met de hand gedraaid worden: op de rails zitten borsteltjes aan weerszijden van de wielen, zodat ze niet vastlopen door alle dennenappels en blaadjes.

Binnen is het ook nogal ouderwets en rommelig voor een plek waar toch echt sterrenstelsels ontdekt zijn. Aan de muur hangen kindertekeningen en posters van grootheden uit het vakgebied.

“Dit is de control room. Veel van wat we over het Melkwegstelsel weten is hier begonnen. Oh kijk, dit is beter dan een pompoen!” Vanessa pakt een schaalmodel van een pulsar. “Iedere keer als je dit lichtje ziet… Ho wacht even hoor.” Het lampje doet het niet echt meer. “Och, hij heeft er ook al zo veel rondjes op zitten…”

Snel en bevlogen legt Vanessa uit hoe haar voorgangers hier in dit hokje nieuwe sterrenstelsels ontdekten: met behulp van de waterstoflijn (HI, of H one), het meest voorkomende gas in het heelal. “Met het waarnemen van HI wordt de structuur van sterrenstelsels in kaart gebracht, door het Dopplereffect te gebruiken. Er wordt steeds een heel klein beetje uitgestoten, met één piek in het frequentiespectrum, waardoor je kunt meten of het naar je toe beweegt, of van je af. Die frequentie van stilstaand waterstof zit op een specifieke golflengte, op 1420 MHz, dus yeah, hydrogen is the best.”

“Deze telescoop doet aan moon-bouncing,” vertelt Frank als ik ter verwerking even naar al die gekke kindertekeningen staar. “Dan mag een kind een tekening maken en die sturen we naar de maan: die werkt als een soort spiegel en ketst de tekening terug. En dan heb je een plaatje dat de maan je heeft gestuurd.” Ook in de gang hangt het vol met die extreem pixelige kindertekeningen, verstuurd door de maan.

Meteen als we over de drempel van het naastgelegen hoofdgebouw stappen, stopt Vanessa me een brilletje toe. “Zet maar even op, zodat je het beter snapt. Dit zijn diffraction grating glasses, daarmee kun je soorten licht onderscheiden. Wit licht bestaat uit alle kleuren, weet je wel? Kijk eerst maar eens naar de zon door dat dakraam.” Met het brilletje op zie ik de bekende in elkaar overlopende regenboogconstellaties.

“En kijk nu eens naar die lamp?”

Boem. Alle kleuren zijn plots keurig netjes van elkaar gescheiden, in een perfect gebalanceerd raster.

“Zo kun je zien of het fluorescerend licht is, omdat er duidelijke gescheiden lijnen zijn. Dat zijn “emission lines”, die gewoon wit licht nadoen, maar met diffraction grating glasses, you can see the truth!” Thuis google ik het nog even, en snap ik het misschien bijna.

De control room in het hoofdgebouw is een stuk moderner, en vanuit deze ruimte worden de LOFAR-telescoop en de schotels in Westerbork bediend. “Dit is Richard, een van onze operators.”

I Alone van Live staat keihard aan, en Richard draait gauw de muziek zachter zodra we binnenkomen. Zijn kamer heeft geen uitzicht, als je de schermen met heelalbeelden rondom niet meerekent.

“En dit zijn de Muppets van Richard.” Vanessa wijst op twee Muppets die naast zijn versierde plant staan.

“Ja, die verplaatsen nogal eens,” zegt Richard, die als Operator constant observaties doet en doorgeeft of alles goed verloopt. “Maar ze zijn hier nu best gelukkig.”

Op al zijn schermen wemelt het van de codes waar ik gelijk al een beetje een zeurderige hoofdpijn van krijg, de boekenplanken staan vol handboeken JavaScript.

Pfffff, zeg ik per ongeluk.

“Oh, dit is juist heel logisch allemaal hoor! Elk station heeft gewoon zijn eigen code en die kleurtjes laten zien wat er gebeurt.”

“Astronomie is de koning van de petabytes,” zegt Frank. “Twaalf uur observeren kost al gauw 80 terabytes. En alle data moet voor altijd gearchiveerd worden.” Voor dat doel zijn er drie grote archieven: één in Amsterdam, één in Poznan (Polen) en één in Jülich (Duitsland). “En al die data is publiek toegankelijk.”

“Dus vanavond kan ik gewoon even meekijken?”

“Jahoor, moet je even naar lta.lofar.eu surfen,” Vanessa verschuift wat vensters op het grote centrale computerscherm aan de wand. “En dan krijg je dit.”

“Oké laat maar.” Boven het scherm hangen twee klokken, eentje in DWL (Dwingeloo-time) en eentje in UTC, de tijdzone die astronomen gebruiken, zodat die altijd en overal hetzelfde is. “Zulu-time, in militaire kringen,” zegt Frank. In Zulu-time is het op dit moment precies twee uur vroeger dan bij ons.

“Kijk, hier kun je een beetje zien wat de telescoop nu ziet.” Vanessa voert razendsnel nog wat codes in, en in een fractie van een seconde verschijnt er een zwart veld met rasters en gekleurde vlakken. “Je kunt de achtergrond beter op WISE zetten, Richard. Welke showt nu, LC10_007, of 2018LOFAROBS? Ja, dit zijn twee beams. Kijk maar.” De LOFAR kijkt nu blijkbaar naar twee plekken tegelijkertijd, met twee beams. “Dat is het voordeel van digitaal, dat lukt niet met een schotel.”

“Als je wilt weten hoe beamvorming werkt: Vanessa heeft er samen met Boudewijn een filmpje over gemaakt, die stuur ik je gelijk even toe,” zegt Frank.

De control room in Westerbork is een stuk gedateerder dan het hoofdgebouw, zo’n veertig jaar om precies te zijn. De ramen zijn van zonnebrilglas dat in de jaren zeventig populair was, maar het uitzicht is fenomenaal: de bossen van Westerbork, net naast het herinneringscentrum, plus de imposante rij schotels.

“Dit is Boudewijn, onze system engineer. Hij vertaalt alles wat binnenkomt, zodat wij het ook snappen. Hebben jullie net nog observaties gedaan Boudewijn? In hybrid mode? Waar richtte je op? Welk calibratiepunt? 3C286? Oké.” Vanessa klapt haar laptop open en ramt er een serie codes in. “Ik ga ze nu zeggen dat ze om vier uur moeten observeren – krrrrrrrrrrriktiktik – zodat je ze om 15:50 kunt zien bewegen: de schotels nemen altijd tien minuten van tevoren hun positie alvast aan. Ik kan ze ook vanaf iedere locatie bedienen, vanuit Groningen, vanuit Dwingeloo, gewoon vanuit bad.” Ze ratelt weer verder op het toetsenbord, bovenin haar scherm wordt de tijd in seconden bijgehouden. “Nog twee minuut dertig, guys. Hee Boudewijn, hoe ver staan 3C295 en 3C286 uit elkaar?”

Vanessa en haar team kennen de ‘radiosky’ best goed, een beetje zoals ze de plaats van de sterren weten. “We weten waar de helderste bronnen zijn, en daar richten we dan op.” Ze tikt weer een paar pagina’s vol onleesbare commando’s: de observatie die ze nu plant zal van 16:00 tot 16:05 duren. “Daarna kunnen de schotels even twee uur chillen, dat heb ik ze net ook doorgegeven. Van de schotels gaat alle data naar de kastjes en dan naar het archief in de kelder, en dan weer maar mijn computer. Kijk, dit wordt de datacopy.” Vanessa wijst naar allemaal verspringende symbolen. Na analyse wordt alles geplot en die plots verschijnen nu één voor één op haar computer. In sneltreinvaart legt ze uit hoe je die moet lezen. “Kijk, paars betekent helder, rood betekent vaag. In het midden is alles paars want daar heeft hij op gericht, om te kalibreren, dus die veranderen niet. En de andere kunnen wel veranderen, en daar gaat het om, ‘cause you don’t expect the sky to change. Maar soms gebeurt er wel iets, Betsey, kun jij dat vertellen?”

“Ja, daar is dan iets aan de hand. Twintig jaar geleden werd er een radio-transient ontdekt. We nemen nu diezelfde radio-transient weer waar met onze telescopen, om hem nu verder te bestuderen. Misschien was het een bijzondere chemische uitbarsting, dus we moeten terug naar de bron, om te zien of hij dimt en met welke snelheid.”

“Daarom behouden we dus altijd álle data,” zegt Frank.

“Kijk, deze lijnen zouden bijvoorbeeld allemaal recht moeten zijn.” Vanessa wijst op springerig gekleurde rasters. Heb je nog even tijd? Wil je zien waar alles binnenkomt?”

“JA NATUURLIJK!”

De lokale dataopslag zit achter een branddeur, en de stellages met daarin honderden videokaarten hebben hun collega’s zelf getimmerd. Door het geloei kan ik Frank en Vanessa amper nog verstaan. “Normaal gebruiken ze zoiets voor het minen van crypto,” roept Vanessa terwijl de ventilatoren haar haren voor haar gezicht blazen. “Maar wij gebruiken het voor goede dingen! Show her the back!!! zou mijn collega nu zeggen, want hij heeft dit in elkaar gezet.” Met nogal wat moeite trekt ze een plaat OSB los uit de muur, zodat ik de achterkant kan zien: clusters snoeren en stekkerdozen die een mengeling van ontzag en moedeloosheid opwekken.

“Heb je nog even tijd? Want dan kunnen we je de huisjes onder de telescopen laten zien.”

“JA NATUURLIJK!”

Die telescoophuisjes zijn zeecontainers met een bol golfplaten dak (voor de regen). In die huisjes komen alle kabels (121 per telescoop) binnen.

“Dit is allemaal geseald, anders verpesten wij het signaal. Maar we kunnen nu wel even naar binnen, want hij is toch aan het chillen. Kijk, hier komen de analoge data binnen,” Vanessa wijst op de 121 kabels die ik ook aan de buitenkant al in een grote tros zag hangen. “En aan de andere kant van deze deur worden ze omgezet in digitaal.”

“Heb je nog even tijd? Want dan kunnen we je ook laten zien waar de prototypes staan.”

“JA NATUURLIJK!”

Midden op het veld staat een gigantisch bunkerachtig gebouw, dat bij nader inzien een grijs geverfde loods van piepschuimachtige platen blijkt. Om wind en regen tegen te houden, maar wel radiosignalen door te laten.

“Hier wordt een prototype voor SKA gemaakt.”

“Square Kilometres Array,” vult Frank aan. “Die komt in Zuid-Afrika en Australië, en hier bij ASTRON zijn we bezig om ze zo goedkoop mogelijk te bouwen. We zitten nu op 1200 euro per vierkante meter, dat klinkt misschien veel, maar dat is echt een koopje voor een vierkante meter telescoop.”

Na het openen van een klein hangslotje schuift Vanessa de deur open, en binnen ligt een gigantisch veld prototypes. Met een stekkerdoos knipt ze twee bouwlampen op een statief aan en het is bijna kunst, al die spitse stalen punten zo mooi uitgelicht. De muizen vinden het volgens hen ook fantastisch speelgoed: “die springen vanaf het dak omlaag, zo tsjak met hun koppie tussen de scherpe heften.”

Op mijn weg uit het ASTRON-bos passeer ik weer eindeloos veel bordjes verboden toegang, verboden voor auto’s, verboden voor mobiele telefoons. En verder geen kip. Pas na een paar minuten rijden klinkt er weer iets van de buitenwereld, in de verte is een weg. Stiekem zet ik mijn telefoon alvast weer aan – de telescopen zijn nu toch even aan het chillen. En terwijl mijn telefoon satellietverbinding zoekt om de route naar huis te plannen, zwaait mijn achterruitenwisser even van links naar rechts. Wat grappig, want de bedrading is al maanden kapot.

Volg Motherboard op Facebook, Twitter en Flipboard.