De telescoop – die deels in Zuid-Afrika en deels in Australië verrijst – bestaat straks uit bijna 200 schotels en meer dan 130.000 antennes.

Na jaren van voorbereiding – waarin hard werd nagedacht over hoe de ultieme radiotelescoop eruit moet gaan zien en benodigde technologieën alvast getest en doorontwikkeld werden – hakte men afgelopen week de knoop door. Er wordt gestart met de bouw van het Square Kilometre Array (kortweg: SKA): de grootste radiotelescoop op aarde.

Jubelstemming
De beslissing bracht radioastronomen in een jubelstemming. En ook professor Philip Diamond, directeur-generaal van de Square Kilometre Array Organization (SKAO), kon zijn geluk niet op. “Ik ben in extase. Naar dit moment is 30 jaar toegewerkt. En vandaag is een belangrijke stap gezet (…) we gaan hier op aarde niet één, maar twee van de grootste en meest complexe radiotelescoopnetwerken bouwen die ontworpen zijn om enkele van de meest fascinerende geheimen van ons universum te onthullen.” En ook in Nederland (één van de lidstaten van SKAO, zie kader) werd het nieuws met gejuich ontvangen. “We zijn extreem blij met het nieuws dat de bouw van SKA eindelijk gaat beginnen,” vertelt Michiel van Haarlem, hoofd van het Nederlandse SKA Office.

Het Square Kilometre Array is een intergouvernementeel project waar 16 landen – waaronder Nederland – zich al jaren voor inspannen. De landen bekostigen en bouwen de radiotelescoop samen. Nederland investeert zo’n 39 miljoen in SKA en zal ook verschillende onderdelen aanleveren. De constructie daarvan wordt geleid door ASTRON, het Nederlands instituut voor radioastronomie.

Groter en gevoeliger
Wereldwijd zijn er natuurlijk al behoorlijk wat radiotelescopen te vinden. Maar het Square Kilometre Array onderscheidt zich daar duidelijk van, zo vertelt Van Haarlem aan Scientias.nl. “SKA is groter en dus gevoeliger dan bestaande instrumenten en kan dus dieper het heelal in kijken (en verder terug in de tijd).”

De enorme radiotelescoop bestaat eigenlijk uit twee onderdelen. Het ene deel verrijst in Australië en bestaat uit 131.072 antennes. Het andere deel komt in Zuid-Afrika en telt 197 radioschotels. “De antennes en schotels vangen de radiogolven op en die worden vervolgens omgezet in digitale signalen die in zeer snelle (super)computers verder bewerkt worden. Het uiteindelijke resultaat zijn bijvoorbeeld beelden van de hemel op radiogolflengtes en andere bewerkte signalen waarmee sterren en planeten bestudeerd kunnen worden.”

Interferometers
De twee telescopen in Australië en Zuid-Afrika werken afzonderlijk van elkaar. “De ene (in Australië) op de langste golflengtes en die in Zuid-Afrika op wat kortere golflengtes,” vertelt Van Haarlem. “Beiden zijn voorbeelden van interferometers.” Dat betekent dat de waarnemingen die de bijna 200 schotels in Zuid-Afrika gelijktijdig uitvoeren, worden samengevoegd. Hetzelfde geldt voor de observaties van de duizenden antennes in Australië. Zo wordt eigenlijk een enorme radiotelescoop gesimuleerd met een totaal ontvangstgebied van bijna 1 vierkante kilometer.

Verwachtingen
De verwachtingen zijn hooggespannen, zo blijkt als we Van Haarlem vragen wat SKA allemaal kan blootleggen. “SKA is een breed inzetbaar instrument waarmee tal van onderzoeken verricht kunnen worden. Van de studie van de eerste sterren en sterrenstelsels in het vroege heelal, het in kaart brengen van de verdeling van waterstofgas in nabij en veraf gelegen sterrenstelsels tot onderzoek naar pulsars (resten van oude sterren die pulsen van radiostraling uitzenden). Te veel om op te noemen.”

Over de locatie van de antennes (te zien op deze artistieke impressie) en schotels is goed nagedacht. Er is bewust gekozen voor afgelegen gebieden in Australië en Zuid-Afrika. “Ver verwijderd van door mensen gegenereerde stoorsignalen,” aldus Van Haarlem. “Elders op aarde verhindert menselijke activiteit de gevoeligste waarnemingen.” Afbeelding: SKAO / ICRAR.

Geduld
Radio-astronomen staan te popelen om zich over de eerste beelden van het Square Kilometre Array te buigen, maar enig geduld is vereist. Hoewel er officieel besloten is om te starten met de bouw, duurt het nog wel even voor de spade echt in de grond gaat. Naar verwachting is er pas begin 2022 sprake van enige bedrijvigheid op de gekozen locaties in Australië en Zuid-Afrika. In aanloop daarnaartoe zitten de lidstaten niet stil; zij gaan zich voorbereiden op de constructie van ‘hun’ onderdelen. “De komende maanden zullen bij Nederlandse bedrijven orders binnen druppelen voor het aanleveren van software en hardware die nodig is om het Square Kilometre Array tegen het einde van dit decennium te kunnen voltooien,” vertelt Van Haarlem.

Eerste waarnemingen
Zoals het er nu naar uitziet, is het Square Kilometre Array in 2028 af. Maar zolang laten de eerste waarnemingen gelukkig niet op zich wachten. “Een telescoop als SKA wordt in stappen gebouwd. Waarnemingen kunnen al beginnen voordat alle antennes en schotels geplaatst zijn. We verwachten vanaf 2024 de eerste resultaten.”

Met de bouw en gebruik van ‘s werelds grootste radiotelescoop is zo’n 2 miljard euro gemoeid. “Het is veel geld, en dat is juist waarom 16 landen samenwerken om deze telescoop te bouwen. We delen de kosten en krijgen zo de beschikking over een telescoop die gevoeliger is dan elk land zich afzonderlijk had kunnen veroorloven,” legt Van Haarlem uit. “En de technologische innovatie die nodig is om zo’n complex instrument te bouwen, levert kansen op voor bedrijven in de deelnemende landen.” Maar het hart van radio-astronomen gaat bij de gedachte aan SKA natuurlijk vooral harder kloppen vanwege de fundamentele vragen die de machtige radiotelescoop kan helpen beantwoorden. “Zoals: hoe zijn sterren en sterrenstelsels ontstaan? Wat gebeurt er in de verre toekomst met het heelal? Is er elders op andere planeten ook intelligent leven? Dit zijn allemaal vragen waar de sterrenkunde, en dus ook SKA, een antwoord op wil geven.”