Meest gedetailleerde beelden van sterrenstelsels ooit waargenomen met LOFAR

Na bijna tien jaar werk heeft een internationaal team van astronomen de meest gedetailleerde beelden ooit gepubliceerd van sterrenstelsels buiten ons eigen stelsel, waarmee hun werking in ongekend detail wordt onthuld. De beelden zijn gemaakt met gegevens die zijn verzameld door de door ASTRON gebouwde en beheerde Low Frequency Array (LOFAR), een radiotelescoop dat bestaat uit een netwerk van meer dan 70.000 kleine antennes verspreid over negen Europese landen, met de kern in Exloo, Nederland. De resultaten zijn de conclusie van jarenlang werk van het team onder leiding van Dr. Leah Morabito van de Durham University. Het team werd in het VK gesteund door de Science and Technology Facilities Council (STFC).

Een compilatie van de wetenschappelijke resultaten. Credit from left to right starting at the top: N. Ramírez-Olivencia et el. [radio]; NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University), edited by R. Cumming [optical], C. Groeneveld, R. Timmerman; LOFAR & Hubble Space Telescope,. Kukreti; LOFAR & Sloan Digital Sky Survey, A. Kappes, F. Sweijen; LOFAR & DESI Legacy Imaging Survey, S. Badole; NASA, ESA & L. Calcada, Graphics: W.L. Williams.

Naast steun voor de wetenschappelijke exploitatie financiert STFC ook het Britse abonnement op LOFAR, inclusief de upgradekosten en de exploitatie van het LOFAR-station in Hampshire.

Onthulling van een verborgen universum van licht in HD

Het heelal is overspoeld met elektromagnetische straling, waarvan zichtbaar licht slechts het kleinste deel uitmaakt. Van gammastralen en röntgenstraling met een korte golflengte tot microgolven en radiogolven met een lange golflengte: elk deel van het lichtspectrum onthult iets unieks over het heelal.

Het LOFAR-netwerk maakt beelden op FM-radiofrequenties die, in tegenstelling tot bronnen met een kortere golflengte zoals zichtbaar licht, niet worden geblokkeerd door de wolken van stof en gas die astronomische objecten kunnen bedekken. Regio’s in de ruimte die voor onze ogen donker lijken, branden in feite helder in radiogolven – waardoor astronomen in stervormingsregio’s of in het hart van sterrenstelsels zelf kunnen kijken.

De nieuwe beelden, die mogelijk zijn gemaakt door de internationale samenwerking, verleggen de grenzen van wat we weten over sterrenstelsels en superzware zwarte gaten. Een speciale uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics is gewijd aan 11 onderzoekspapers waarin deze beelden en de wetenschappelijke resultaten worden beschreven.

Door LOFAR waargenomen radiostelsels. Credit: L.K. Morabito; LOFAR Surveys KSP.

Betere resolutie door samenwerking

De beelden laten het binnenste zien van nabije en verre melkwegstelsels met een resolutie die 20 keer scherper is dan typische LOFAR-beelden. Dit werd mogelijk gemaakt door de unieke manier waarop het team gebruik maakte van de array.

De meer dan 70.000 LOFAR-antennes staan verspreid over Europa, waarvan de meeste in Nederland staan. Bij normaal gebruik worden alleen de signalen van antennes die zich in Nederland bevinden gecombineerd, en ontstaat een “virtuele” telescoop met een verzamellens met een diameter van 120 km. Door de signalen van alle Europese antennes te gebruiken, heeft het team de diameter van de ‘lens’ vergroot tot bijna 2.000 km, waardoor de resolutie met een factor twintig is toegenomen.

In tegenstelling tot conventionele array-antennes die meerdere signalen in real time combineren om beelden te produceren, maakt LOFAR gebruik van een nieuw concept waarbij de door elke antenne verzamelde signalen worden gedigitaliseerd, naar een centrale processor worden getransporteerd en vervolgens worden gecombineerd om een beeld te creëren. Elk LOFAR-beeld is het resultaat van de combinatie van de signalen van meer dan 70.000 antennes, wat hun buitengewone resolutie mogelijk maakt.

Het bekende radiostelsel Hercules A met z’n twee enorme straalstromen, aangedreven door het centrale superzware zwarte gat. Credit: R. Timmerman; LOFAR & Hubble Space Telescope.

Jets van superzware zwarte gaten zichtbaar maken

Superzware zwarte gaten liggen op de loer in het hart van veel sterrenstelsels en veel daarvan zijn ‘actieve’ zwarte gaten die vallende materie verslinden en deze terug de kosmos in spuwen in de vorm van krachtige stralenstromen, ‘jets’. Deze jets zijn onzichtbaar voor het blote oog, maar ze branden helder in radiogolven en het zijn deze jets waarop de nieuwe hogeresolutiebeelden zich hebben gericht.

Dr. Neal Jackson van de Universiteit van Manchester verklaarde: “Deze beelden met hoge resolutie stellen ons in staat om in te zoomen en te zien wat er werkelijk gebeurt wanneer superzware zwarte gaten radiojets lanceren, wat eerder niet mogelijk was bij frequenties in de buurt van de FM-radioband.

Het werk van het team vormt de basis van negen wetenschappelijke studies die nieuwe informatie onthullen over de inwendige structuur van radiojets in een verscheidenheid van verschillende melkwegstelsels.

Een tien jaar durende uitdaging

Nog voordat LOFAR in 2012 operationeel werd, begon het Europese team van astronomen al te werken aan de enorme uitdaging om de signalen van meer dan 70.000 antennes, die wel 2.000 km uit elkaar staan, te combineren. Het resultaat, een voor het publiek toegankelijke gegevensverwerkingspijplijn, die in detail wordt beschreven in een van de wetenschappelijke artikelen, zal astronomen van over de hele wereld in staat stellen LOFAR te gebruiken om relatief gemakkelijk hogeresolutiebeelden te maken.

Dr. Leah Morabito van de Durham Universiteit zei: “Ons doel is dat de wetenschappelijke gemeenschap hierdoor het hele Europese netwerk van LOFAR-telescopen kan gebruiken voor hun eigen wetenschap, zonder jaren te hoeven spenderen om een expert te worden.”

Voor superbeelden zijn supercomputers nodig

Het relatieve gemak van de ervaring voor de eindgebruiker logenstraft de complexiteit van de computationele uitdaging die elk beeld mogelijk maakt. LOFAR maakt niet zomaar “foto’s” van de nachtelijke hemel, maar moet de gegevens die door meer dan 70.000 antennes zijn verzameld, samenvoegen, wat een enorme rekenklus is. Om één enkel beeld te produceren moeten meer dan 13 terabits ruwe gegevens per seconde – het equivalent van meer dan driehonderd DVD’s – worden gedigitaliseerd, naar een centrale processor worden getransporteerd en vervolgens worden gecombineerd.

Frits Sweijen van de Universiteit Leiden: “Om zulke immense datavolumes te verwerken, moeten we supercomputers gebruiken. Deze stellen ons in staat om de terabytes aan informatie van deze antennes in slechts enkele dagen om te zetten in enkele gigabytes aan wetenschap-klare gegevens.” Bron: ASTRON.

Beroemde snelle radioflits FRB20180916B laat zich nog net niet vangen

Twee internationale teams van astronomen (met aanzienlijke Nederlandse betrokkenheid) publiceren twee wetenschappelijke artikelen met nieuwe informatie over de beroemde snelle flitsende bron van radiostraling FRB20180916B. In een artikel in The Astrophysical Journal Letters meten zij bij de laagst mogelijke frequenties de straling van de uitbarstingen. En in Nature Astronomy onderzoeken ze de uitbarstingen in het grootst mogelijke detail. Hoewel de artikelen nieuwe informatie verschaffen, roepen ze ook nieuwe vragen op.

Artistieke weergave van de zogeheten Superterp van LOFAR in Drenthe waar de lage radiogolven van de snelle radioflitser FRB20180916B werden opgevangen. De flitser bevindt zich in een spiraalvormig sterrenstelsel op 500 miljoen lichtjaar van de aarde. (c) Daniëlle Futselaar/ASTRON/HST

In 2007 is de eerste snelle radioflits, of fast radio burst (FRB) ontdekt. Maar wat de flitsen precies veroorzaakt, is nog niet duidelijk. Sinds 2020 vermoeden wetenschappers dat er een verband is met sterk magnetische neutronensterren, zogeheten magnetars. Een van de bekendste snelle radioflitsers is FRB20180916B. Deze flitser werd in 2018 ontdekt en staat op ‘slechts’ 500 miljoen lichtjaar van ons vandaan in een ander sterrenstelsel. De flitser is tot nu toe de dichtstbijzijnde en heeft een flitspatroon dat zich elke 16 dagen herhaalt: 4 dagen van flitsen, 12 dagen van relatieve rust. Die voorspelbaarheid maakt het voor onderzoekers een ideaal object om te bestuderen.

Laagste radiosignalen ooit

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Ziggy Pleunis (afgestudeerd aan de Universiteit van Amsterdam, nu McGill University, Montréal, Canada) heeft de radioflitser bestudeerd met het Europese netwerk van LOFAR-radiotelescopen. Ze hadden de LOFAR-antennes afgesteld tussen de 110 en 188 MHz. Dat zijn bijna de laagst mogelijk frequenties die de telescoop kan ontvangen. Ze vingen 18 uitbarstingen op. Dat was onverwacht, omdat radioflitsers meestal in hoge frequenties uitzenden. FRB20180916B verbreekt hiermee het laagterecord. De onderzoekers vermoeden overigens dat de flitser in nog lagere frequenties straling uitzendt en gaan daar de komende tijd naar op zoek.

Naast records, leveren de waarnemingen ook nieuwe inzichten op. De lage radiostraling was behoorlijk ‘schoon’ en kwam later aan dan flitsen met hogere radiostraling. Coauteur Jason Hessels (Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON en Universiteit van Amsterdam): “Op verschillende tijden zien we radioflitsen met verschillende radiofrequenties. Mogelijk maakt de flitser deel uit van een dubbelster. Dan zouden we op verschillende momenten een ander zicht hebben op de plek waar deze enorm krachtige flitsen worden opgewekt.”

Artistieke weergave van de Effelsbergtelescoop die zijn schotel richt op het sterrenstel op 500 miljoen lichtjaar van de aarde waar de beroemde snelle radioflitser FRB20180916B met regelmaat uitbarstingen van flitsen verstuurt. (c) Daniëlle Futselaar/ASTRON/HST

Grootste detail ooit

Een team van onderzoekers onder leiding van Kenzie Nimmo (ASTRON en Universiteit van Amsterdam) gebruikte het Europese VLBI-netwerk van radiotelescopen, met daarin een van de 12 Westerbork-telescopen in Drenthe en de 100-meter grote Effelsberg-telescoop in Duitsland. Ze keken in het grootste detail ooit naar de zogeheten gepolariseerde microstructuur van de uitbarstingen. De astronomen zagen dat het uitbarstingenpatroon van FRB20180916B varieerde van microseconde tot microseconde. De meest logische verklaring voor de variatie lijkt een ‘dansende’ magnetosfeer die een neutronenster omhult.

Wetenschappelijke artikelen

LOFAR Detection of 110–188 MHz Emission and Frequency-Dependent Activity from FRB 20180916B. By: Z. Pleunis et al. In: The Astrophysical Journal Letters, 9 april 2021. Origineel: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abec72. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2012.08372

Highly polarized microstructure from the repeating FRB?20180916B. By: K. Nimmo et al. In: Nature Astronomy, 22 maart 2021. Origineel: https://dx.doi.org/10.1038/s41550-021-01321-3. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2010.05800

Bron: Astronomie.nl.

Zwarte gaten eten graag, maar hebben verschillende tafelmanieren

Artistieke weergave van een sterrenstelsel met een actieve kern. In het centrum van het sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat. Als het zwarte gat materie verorbert, kunnen aan de randen van het zwarte gat twee krachtige straalstromen, ook wel jets genoemd, ontstaan. Die jets vormen gigantische ‘radiowolken’ die met radiotelescopen kunnen worden gedetecteerd. (c) ESA/C. Carreau

Alle superzware centrale zwarte gaten in sterrenstelsels blijken periodes te hebben dat ze materie uit hun nabije omgeving verorberen. Maar verder houden de overeenkomsten wel zo’n beetje op. Dat blijkt uit onderzoek van sterrenkundigen uit Groningen, Manchester en Pretoria met ultra-gevoelige radiotelescopen aan een extreem goed bestudeerd stuk heelal. Ze publiceren hun bevindingen binnenkort in twee artikelen in het internationale vakblad Astronomy & Astrophysics (zie kader onderaan).

Sinds de jaren vijftig van de vorige eeuw bestuderen sterrenkundigen al zogeheten actieve sterrenstelsels. Dat zijn sterrenstelsels met een superzwaar zwart gat in hun centrum dat materie aan het verorberen is. Daarbij komen onder andere intense radiostraling, uv-straling, en röntgenstraling vrij.

In twee nieuwe publicaties die binnenkort verschijnen, heeft een internationaal team van astronomen alle actieve sterrenstelsels van het extreem goed bestudeerde GOODS-North-gebied in het sterrenbeeld Grote Beer nog eens extra onder de loep genomen. Tot nu toe was het gebied vooral bestudeerd met ruimtetelescopen die zichtbaar licht, infrarood licht en uv-licht opvingen. De nieuwe waarnemingen voegen daar gegevens van netwerken van radiotelescopen aan toe, waaronder het e-MERLIN-netwerk in Engeland en het Europese VLBI-netwerk met zijn centrum in Dwingeloo.

Dankzij de systematische studie worden drie zaken duidelijk. Ten eerste blijkt dat in veel verschillende soorten sterrenstelsels de kern actief kan zijn en dat de zwarte gaten soms een overvloed aan materie naar binnen werken maar soms ook bijna omkomen van de honger.

Ten tweede gaat een actieve kern soms samen met stervorming, en soms niet. En als er sprake is van stervorming, dan is de activiteit in de kern lastig te meten.

Ten derde genereren de actieve kernen van sterrenstelsels soms wel en soms geen radiostraling. De immens grote, spectaculaire radiostructuren kunnen ontstaan ongeacht de snelheid waarmee het zwarte gat zijn eten naar binnen werkt.

Volgens onderzoeksleider Jack Radcliffe (voorheen Rijksuniversiteit Groningen, Universiteit van Manchester en ASTRON, nu Universiteit van Pretoria, Zuid-Afrika) laten de waarnemingen verder zien dat radiotelescopen heel geschikt zijn om de eetgewoonten van zwarte gaten in het verre heelal in kaart te brengen. “Dat is goed nieuws, want de SKA-radiotelescopen komen eraan en daarmee kunnen we met nog meer detail diep het heelal in kijken.”

Medeauteur Peter Barthel (Rijksuniversiteit Groningen) voegt toe: “We krijgen steeds meer aanwijzingen dat alle sterrenstelsels enorm zware zwarte gaten hebben. Die moeten natuurlijk ooit gegroeid zijn. Het lijkt erop dat we dankzij onze waarnemingen deze groeiprocessen nu in beeld hebben en langzaam maar zeker gaan begrijpen.”

Medeauteur Michael Garrett (Universiteit van Manchester, Groot-Brittannië) vult aan: “Deze prachtige resultaten laten weer eens de unieke capaciteiten van de radiosterrenkunde zien. Radiotelescopen leveren een nieuwe kijk op de evolutie van sterrenstelsels in het vroege heelal.”

Wetenschappelijk artikelen

Nowhere to Hide: Radio-faint AGN in the GOODS-N field. Door: J.F. Radcliffe et al. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics. Origineel: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038591. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2103.08575v2

The radio emission from Active Galactic Nuclei. Door: J.F. Radcliffe et al. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics. Origineel: www.aanda.org. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2104.04519

Bron: Astronomie.nl.

Levenscyclus superzwaar zwart gat onthuld

Detectie van de radiogolven van superzware zwarte gaten door LOFAR en WSRT-Apertif. Het verschil in flux waarbij LOFAR en WSRT-Apertif een superzwaar zwart gat detecteren, bepaalt of het zich in de uitstortingsfase bevindt (a) of niet (b). Hoe lager de flux van b, hoe langer geleden het was dat het superzware zwarte gat zich in zijn uitstortingsfase bevond. (Credit: Studio Eigen Merk/ASTRON)

Met een gecombineerde observatie van zowel de Low Frequency Array (LOFAR) als de Westerbork Synthese Radiotelescoop (WSRT-Apertif) hebben astronomen de levenscyclus van een superzwaar zwart gat gemeten. Het is voor het eerst dat beide radiotelescopen van het Nederlands instituut voor radioastronomie (ASTRON) gebruikt zijn om hetzelfde deel van het universum gelijktijdig te observeren. Deze proof of concept studie, onderdeel van de LOFAR deep fields surveys, toont aan dat een gecombineerde LOFAR/WSRT-Apertif-observatie kan onthullen in welke fase van zijn levenscyclus een superzwaar gat zich bevindt.

Het is bekend van superzware zwarte gaten (Engels: supermassive black holes) dat ze zowel ‘actieve’ als ‘stille’ fases hebben. In hun actieve fase stoten ze enorme hoeveelheden energie uit, die uiteindelijk gas en materie aan sterrenstelsels kunnen onttrekken en de vorming van nieuwe sterren kunnen beïnvloeden. Deze uitstoten worden verondersteld enkele tientallen tot honderden miljoenen jaren te duren, wat in de levensduur van een heelal slechts een kort moment is. Na deze actieve fase gaat het superzware gat een stille fase in.

Een deel van de uitgestoten energie – ook wel ‘flux’ genoemd – is in de vorm van radiogolven, zowel op lage als op hoge frequenties. Een gecombineerde observatie van de ASTRON-radiotelescopen LOFAR (lage frequentie radiogolven) en WSRT-Apertif (hoge frequentie radiogolven) is in staat deze uitgezonden radiogolven te detecteren. “Hoge frequentie radiogolven verliezen vlug hun energie, hun flux – en als consequentie daarvan hun helderheid – terwijl de lagere frequentiegolven dat veel langzamer doen”, aldus prof. dr. Raffaella Morganti, eerste auteur van het wetenschappelijke artikel over deze gecombineerde observatie.

Delen van de radiostraling in de hemel die bij dit project zijn gedetecteerd, waarbij vele sterrenstelsels met superzware zwarte gaten die radiostraling uitzenden, zichtbaar zijn. De kleuren zijn een indicatie van de fase van het actieve leven van de superzware zwarte gaten. De rode kleuren geven de uitstoting van de zwarte gaten aan, in de latere fase, aan het einde van hun actieve leven. Groenere kleuren geven zwarte gaten vroeg in hun uitstotingsfase aan. (Credit: ASTRON)

Cycli

In een eerder onderzoek is LOFAR ingezet om mogelijke superzware zwarte gaten te ontdekken die zich in hun stervende fase of herstartende fase bevinden. In deze studie zijn dezelfde bronnen bestudeerd, maar dit keer samen met WSRT-Apertif. De relatieve sterkte van de radiogolven op twee verschillende radiofrequenties is vervolgens gebruikt om, naar eerste orde, af te leiden hoe oud een radiobron is en of deze zich al in een stervende fase bevindt.

Astronomen vermoeden dat een zwart gat gedurende zijn bestaan meerdere keren een uitstotende cyclus kan initiëren. Door superzware zwarte gaten met zowel LOFAR als WSRT-Apertif te observeren, kunnen wetenschappers vaststellen welke van deze superzwarte gaten zich op dit moment in de uit-fase bevinden en hoe lang geleden ze die fase in gingen. Ook hebben ze gevallen geïdentificeerd waar de uitstotende fase van een superzwaar zwart gat ‘recentelijk’ opnieuw is opgestart.

Morganti: “Interessant is dat het relatieve aantal radiostelsels dat we in de uit-fase vonden ook indicatief is voor hoe lang een superzwaar zwart gat al in de uit-fase staat. Deze objecten zijn zeldzaam en daarom zijn grootschalige metingen nodig, om voldoende van deze bronnen te vinden, zodat we een database van voldoende omvang kunnen aanleggen voor statistische analyse.”

Geweldige combinatie

Met deze proof of concept studie hebben Morganti en collega’s aangetoond dat een gecombineerde waarneming van LOFAR en WSRT-Apertif inderdaad de fase waarin een superzwaar gat zich momenteel bevindt, kan vaststellen. Morganti: “LOFAR is uniek in zijn gevoeligheid en spatiale resolutie bij lage frequenties. En hoewel er andere radiotelescopen zijn die waarnemingen in de hogere frequenties kunnen verrichten, observeert Apertif momenteel grote delen van de lucht van het noordelijk halfrond, in plaats van slechts een enkele bron.” Dat is essentieel, omdat Morganti en collega’s van plan zijn om alle waarneembare superzware zwarte gaten die radiostraling uitzenden in kaart te brengen, zodat ze meer kunnen leren over de geboorte- en levenscycli van sterrenstelsels.

Het artikel is hier te lezen: https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202039102. The best of both worlds: Combining LOFAR and Apertif to derive resolved radio spectral index images. Astronomy & Astrophysics (in press), Morganti, R. Oosterloo T, Brienza M. et al.

Bron: ASTRON.

Eerste fase afgerond van DISTURB, een waarschuwingssysteem voor zonnestormen

Illustratie van het toekomstige DISTURB-systeem. Credit: ASTRON

S[&]T (Science [&] Technology), ASTRON (Nederlands Instituut voor Radioastronomie) en het KNMI (Koninklijke Nederlands Meteorologisch Instituut) hebben het ontwerp voltooid van DISTURB, een waarschuwingssysteem voor zonne-uitbarstingen.

Uitbarstingen op de zon vinden regelmatig plaats en veroorzaken over het algemeen weinig moeilijkheden, wanneer ze klein zijn. Grote uitbarstingen echter kunnen radarsystemen, GPS-ontvangers en radioverbindingen flink verstoren. Dit heeft in het verleden al serieuze gevolgen gehad voor vliegverkeer.

Zowel het Ministerie van Defensie als het KNMI willen militaire en civiele gebruikers van antennesystemen kunnen waarschuwen voor deze grotere, mogelijk verblindende uitbarstingen. DISTURB (Disturbance detection by Intelligent Solar radio Telescope or (Un)perturbed Radiofrequency Bands) is een zonne-radiotelescoop die zonne-uitbarstingen tot in groot detail waarneemt in real-time en is daarom in staat om snel alarm te slaan bij radioverstoringen door deze uitbarstingen.

De eerste fase van het project, geleid door S[&]T, ging op 30 januari 2019 van start. “De afgelopen anderhalf jaar hebben we gewerkt aan het ontwerp van de zonne-radiotelescoop”, vertelt Michiel Brentjens, radio-astronoom en projectwetenschapper bij ASTRON. “Het KNMI heeft al veel sensoren om het weer in de ruimte in de gaten te houden, maar hiervoor hebben ze nog geen sensoren.”

“Het was heel interessant om te onderzoeken hoe we de geavanceerde antennetechnologie, oorspronkelijk ontworpen voor astronomische toepassingen, konden aanpassen om zonne-uitbarstingen waar te nemen”, zegt Edo Loenen, projectmanager bij S[&]T. “Het project heeft tevens aangetoond hoe de samenwerking tussen overheid, onderzoeksinstituten en de private industrie kunnen leiden tot innovaties die de samenleving ten goede komen.”

Voor het Ministerie van Defensie is het belangrijk om de bron van een radioverstoring te achterhalen. Brentjens: “Als hun radiosystemen verstoord worden, dan wil het Ministerie van Defensie weten of die verstoring wordt veroorzaakt door de zon, of door iets of iemand anders.”

“Al onze afdelingen vertrouwen op antennesystemen”, vertelt Majoor Willem-Pieter van der Laan van het ministerie van Defensie. “Denk aan radarsystemen voor Ballistic Missile Defence, of Air Traffic Control, aan antennes voor radio- en satellietcommunicatie, of aan GPS-receivers voor timing en navigatie. Weten of deze systemen worden verstoord door de zon en niet door een vijand kan van cruciaal belang zijn.”

Het KNMI is verantwoordelijk voor het monitoren van het weer in de ruimte en nationale waarschuwingen en ziet hiervoor in DISTURB een belangrijke toekomstige aanwinst.

Prototype

De volgende fase zal de bouw van een werkend prototype van de zonne-radiotelescoop zijn. ASTRON als S[&]T zullen in deze fase samenwerken, waarbij ASTRON de leiding neemt, gezien de ervaring die het instituut heeft met het bouwen van high-performance radiotelescopen.

Brentjens: “Er is duidelijk behoefte aan een live waarschuwingssysteem en dat is precies wat DISTURB is. De ontwikkeling van een werkend prototype zal aantonen dat we in staat zijn een extreem betrouwbaar real-time waarschuwingssysteem te bouwen.” De zonne-radiotelescoop is een geheel passief systeem, dat uitsluitend naar de zon ‘luistert’. In tegenstelling tot andere antennesystemen, zoals telefoonmasten, televisiemasten, of radarsystemen zendt de zonne-radiotelescoop zelf geen radiogolven uit; hij ontvangt ze slechts.

Momenteel bestaan er geen vergelijkbare instrumenten die zonne-uitbarstingen in real-time in zoveel detail als DISTURB meten. De data die de zonne-telescoop over zonne-uitbarstingen verzamelt, zullen vrij toegankelijk zijn. Bron: ASTRON.

Twee ERC Advanced Grants voor Nederlandse sterrenkundigen

Prof. Erwin de Blok en Prof. Léon Koopmans. Credit: ASTRON.

Twee Nederlandse sterrenkundigen krijgen elk een Advanced Grant van de European Research Council (ERC). Het gaat om de Groningse hoogleraar prof. Léon Koopmans (3,5 miljoen euro) en prof. Erwin de Blok van ASTRON (2,5 miljoen euro).

Léon Koopmans krijgt de Europese beurs voor zijn programma CoDEX: The Final 21-cm Cosmology Frontier. Daarmee wil hij de uiterst zwakke straling van neutraal waterstof waarnemen uit de tijd dat het heelal minder dan een miljard jaar oud was. Deze straling bevat gedetailleerde informatie over de eerste sterren, sterrenstelsels, zwarte gaten en de fundamentele fysica.

Instrumenten CoDEX. Credit: ASTRON.

Deze waarnemingen gaan Koopmans en zijn team doen met de Nederlandse Low-Frequency Array (LOFAR), de New Extension in Nançay Upgrading LOFAR (NenuFAR) en de Netherlands-China Low-Frequency Explorer (NCLE), die aan boord is van een Chinese satelliet die zich achter de maan bevindt. Binnen CoDEX worden de rekeninfrastructuur, algoritmes en software ontwikkeld die nodig zijn om de vele petabytes aan data te analyseren die deze telescopen in de komende jaren (en de Square Kilometre Array (SKA) in de verdere toekomst) gaan genereren.

Erwin de Blok leidt het ERC-programma MeerGas: Finding the Origin of Gas in Galaxies with MeerKAT. Hij wil de herkomst van neutraal waterstofgas in sterrenstelsels achterhalen. Neutraal waterstof is het gas waaruit de sterren in sterrenstelsels worden gevormd. De meeste stelsels bevatten echter slechts voldoende gas om maar voor een fractie van hun levensduur sterren te vormen. Ze moeten dus gas van elders krijgen. Computersimulaties suggereren dat dit gas zich in de ruimte tussen de sterrenstelsels bevindt, en van daaruit door de sterrenstelsels wordt ingevangen. De radiostraling die dit gas uitzendt is erg zwak en daardoor nog nooit ondubbelzinnig waargenomen.

MeerKAT. Credit: ASTRON.

De groep van De Blok wil met extreem gevoelige radiowaarnemingen van de nieuwe MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika dit gas detecteren. MeerKAT is een voorlopertelescoop van de toekomstige Square Kilometre Array (SKA) in Zuid-Afrika en Australië, waarin Nederland een partner is. MeerGas zal nieuwe technieken gebruiken en ontwikkelen waarmee de grote hoeveelheden gegevens efficiënt geanalyseerd kunnen worden. Het onderzoeksprogramma zal bijdragen aan de voorbereidingen voor de nog grotere toevoer aan gegevens die de SKA zal produceren.

De Advanced Grant van de European Research Council (ERC) wordt toegekend op basis van zowel de wetenschappelijke excellentie van de aanvrager als het onderzoeksvoorstel. Bron: Astronomie.nl.

Lezing: ‘OLFAR – de nieuwe radiotelescoop in de ruimte’ vrijdag 24 januari bij Huygens

Impressie van OLFAR./ Credit: ASTRON / Mark Bentum

Op vrijdag 24 januari houdt Mark Bentum bij sterrenkundevereniging Chr. Huygens in Papendrecht een lezing getiteld: ‘OLFAR – de nieuwe radiotelescoop in de ruimte’. Bentum is hoogleraar Radio Science aan de Technische Universiteit Eindhoven. Daarnaast is hij werkzaam bij ASTRON in Dwingeloo. Hij werkt aan nieuwe technieken en nieuwe radiotelescopen op lage waarneemfrequenties; is actief binnen het nieuwe instrumentatieprogramma van de Square Kilometer Array en is daarnaast een enthousiaste docent op het gebied van Electromagnetisme en draadloze communicatie.

Voor de radioastronomie is het gebied beneden de 30 MHz één van de laatste onbekende frequentiebanden. Wetenschappelijk gezien is dat een bijzonder interessant frequentiegebied. Daarbij kunnen we denken aan het bestuderen van rood verschoven radiogolven afkomstig van waterstof uit het vroegste Heelal, het ontdekken van planeten en zonuitbarstingen in andere zonnestelsels en het bestuderen van ruimteweer. Helaas is dit frequentiegebied onbereikbaar vanaf de Aarde ten gevolge van de invloeden van de ionensfeer. Dus moeten we de ruimte in!!! In het OLFAR-project worden technieken ontwikkeld voor een radiotelescoop in de ruimte met behulp van een zwerm van circa 50 kleine satellieten in een baan rond bijvoorbeeld de Maan. In een samenwerkingsverband tussen een aantal universiteiten, instellingen en bedrijven wordt in de komende jaren hard gewerkt aan nieuwe technologieën om dit concept mogelijk te maken. In de lezing zal het OLFAR-project gepresenteerd worden, zowel de technische aspecten, als ook de wetenschappelijke mogelijkheden. De zaal is geopend om 19:30 uur en ze beginnen bij Huygens om 20:00 uur. Bron: Huygens.

Bouw windpark nabij radiotelescoop LOFAR kan doorgaan

De LOFAR superterp in Drenthe. Credit: ASTRON.

De testwindmolen van windpark Drentse Monden en Oostermoer bij 1e Exloërmond voldoet aan de reductie van elektromagnetische straling die is afgesproken in het convenant tussen de windparkondernemers en ASTRON (het Nederlands instituut voor radioastronomie), de eigenaar van de nabij gelegen LOFAR-telescoop. Dit is de uitkomst van verschillende metingen die sinds 2 september hebben plaatsgevonden. Daarmee is een belangrijke stap gezet voor daadwerkelijke realisatie van het windpark.

Op 19 september 2016 zijn de initiatiefnemers van het windpark en ASTRON het convenant “Co-existentie windpark De Drentse Monden en Oostermoer en de LOFAR radiotelescoop van ASTRON” overeengekomen. Agentschap Telecom heeft vooraf vastgesteld dat storing op de LOFAR-telescoop kan worden veroorzaakt door elektromagnetische stoorstraling van de windturbines en reflecties van straling via de windturbines. Daarom zijn er in het convenant afspraken gemaakt over de manier waarop de activiteiten van LOFAR en het windpark naast elkaar kunnen bestaan. Zowel ASTRON als de initiatiefnemers van het windpark hebben daarbij concessies gedaan om het effect op het wetenschappelijk programma voor de LOFAR-telescoop te beperken.

Afgelopen jaren hebben de partijen zich ingespannen om aan de afspraken van het convenant te voldoen. Een speciale windturbine is ontwikkeld die zo min mogelijk elektromagnetische straling veroorzaakt. In september zijn er met de LOFAR-telescoop van ASTRON metingen uitgevoerd waar Agentschap Telecom als onafhankelijk expert op heeft toegezien. De uitkomsten van deze metingen toont aan dat wordt voldaan aan de in het convenant afgesproken minimaal vereiste emissiereductie (-35 dB) voor ingebruikname van de windmolen.

Nu de testmetingen laten zien dat het reductievereiste wordt behaald, is aan deze voorwaarde voor de bouw en ingebruikname van de andere 44 turbines van het windpark voldaan. Windpark De Drentse Monden en Oostermoer levert met een vermogen van 175,5 MW een belangrijke bijdrage aan het behalen van de landelijke doelstelling van 6000 MW wind op land. Het windpark zal bestaan uit 45 windturbines verdeeld over zes lijnen op het grondgebied van de gemeenten Aa en Hunze en Borger-Odoorn in de provincie Drenthe. Naar verwachting is het windpark in 2021 operationeel.

De eindrapportage van de metingen en de overeenkomst zijn hier te vinden.

Bron: Rijksoverheid.

Kosmische poolonderzoekers brengen neutronenster in kaart

PSR J1906+0746: Door de kanteling van de draaias van de pulsar kan een gedetailleerde kaart van beide polen worden gemaakt (Credit: Gregory Desvignes & Michael Kramer, MPIfR).

Wetenschappers zijn er voor het eerst in geslaagd de topografie van beide magnetische polen van een neutronenster te bepalen. Dit bleek mogelijk dankzij de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Neutronensterren zijn één van de meest exotische objecten in het heelal. Ze hebben de sterkste zwaartekrachts- en magnetische velden in het zichtbare universum. De resultaten worden op 6 september 2019 in het tijdschrift Science wereldkundig gemaakt.

“Deze neutronenster, met de naam PSR J1906+0746, draait in een dubbelster systeem om een andere zware neutronenster. De enorme zwaartekracht die deze tweelingster op elkaar uitoefent, kromt de tijd-ruimte. Daardoor kantelt de zichtbare neutronenster langzaam en is het ons gelukt voor het eerst een kaart te maken van de twee polen van zo’n ster,” zegt Dr. Joeri van Leeuwen (ASTRON), die de ster in 2005 ontdekte.

Het onderzoeksteam, geleid door Gregory Desvignes van het Max Planck Instituut voor Radio Astronomie in Bonn (Duitsland), heeft het kantelen van de neutronenster op de voet gevolgd met de Arecibo en Nancay radiotelescopen. Uit deze waarnemingen kon het team een kaart maken die aangeeft welke poolgebieden radiostraling uitzenden, en welke magneetvelden daar heersen.

“PSR J1906+0746 is een uniek laboratorium om te onderzoeken hoe neutronensterren zulke felle radiostraling kunnen maken, en meteen Einstein’s algemene relativiteitstheorie te testen,” zegt Dr. Desvignes. “Zo blijkt één pool niet rond, zoals verwacht, maar langgerekt.”

Het resultaat is de meest precieze waarneming van deze zogeheten geodetische precessie voor zware, compacte systemen. De poolkaarten zijn ook belangrijke informatie om te voorspellen hoe veel zwaartekrachtsgolven samensmeltende neutronen-dubbelsterren kunnen maken.

“Het onderzoek duurde lang maar we hebben er veel van geleerd,“ zegt medeauteur Michael Kramer, ook van MPIfR. Van Leeuwen vult aan: “We weten nu namelijk ook dat er door de kanteling vanaf 2028 geen radiostraling meer richting de Aarde komt. Dan verdwijnt deze neutronenster uit ons zicht. We hebben geluk dat we hem hebben gevonden.” Bron: Astronomie.nl

8 september: LofarDag 2019 – VoedFestival

Credit: LOFAR/ASTRON

Opnieuw is er een LofarDag op het LOFAR terrein bij Buinen/Exloo en wel op zondag 8 september. De LofarTafel organiseert deze open dag samen met het grote Cittaslow VoedFestival in Exloo. Er is van alles te beleven.

  • Er zijn natuur en sterrenkunde excursies onder leiding van deskundige gidsen.
  • Lezingen over de achtergronden van dit unieke project door experts van ASTRON en Het Drentse Landschap.
  • In een mobiel planetarium kunnen de bezoekers kennis maken met onze sterrenhemel.
    In de kindertent komen kinderen op een speelse manier in aanraking met natuurkundige begrippen zoals licht, geluid en zwaartekracht.
  • Voor tieners is er de Discovery Truck van de Rijksuniversiteit.
  • Buiten kan iedereen aan de slag met visnetjes, waterproefjes en outdoor activiteiten zoals vlotten bouwen.
  • Diverse organisaties presenteren zich.
  • Er zijn informatiepanelen, zitgelegenheid en lekkere hapjes en drankjes.

Credit: LOFAR / ASTRON

De Lofarzone

Lofar is een radiotelescoop, die bestaat uit honderden kleine antennes. Al deze antennes samen noemen wij de LofarZone. De kern van de LofarZone ligt in het centrale deel van de Hunzevallei, tussen Exloo en Exloërveen, ten zuiden van Buinen in Drenthe. De antennes komen echter in heel Europa te staan. Ook het project Meerkat in Zuid-Afrika haak aan. Daarmee strekt de LofarZone verder dan alleen de Hunzevallei. Dus niet alleen in de gemeente Borger-Odoorn, maar het strekt veel verder.

LOFAR is de grootste radiotelescoop ter wereld waarmee het onderzoek naar het heelal nieuwe mogelijkheden krijgt. LOFAR bestaat uit ca 25.000 kleine antennes die geplaatst worden in een centraal gebied van 320 ha bij het Achterste Diep, een bovenloop van de Hunze nabij Exloo en Buinen, in de gemeente Borger-Odoorn. Verder zijn er 45 kleinere antennestations van ca 4 ha, verspreid over de noordelijke provincies en een stukje Duitsland.
De simpele en goedkoop te produceren antennes zijn via een glasvezelnet verbonden met een supersnelle computer in Groningen. Het netwerk van snelle dataverbindingen maakt het mogelijk om ook sensoren voor andere dan astronomisch wetenschappelijk onderzoek aan te sluiten. Zo worden er speciale microfoontjes (geofoons) in de grond gedrukt en deze worden vervolgens aan het LOFAR netwerk gekoppeld. Hiermee kan wetenschappelijk onderzoek plaatsvinden naar de diepere aardlagen, olie en gaswinning en aardbevingsonderzoek. Agrosensoren worden aan het netwerk gekoppeld voor de ontwikkeling van precisielandbouw. LOFAR is dus te beschouwen als een groot sensornetwerk. LOFAR wordt gerealiseerd door ASTRON (Dwingeloo) Voor meer informatie over LOFAR zie www.lofar.nl.

Credit: LOFAR/ASTRON

Daarmee hebben we in Drenthe een project in huis, wat voor grote betekenis is, niet alleen voor de wetenschap, maar ook voor een stuk natuurontwikkeling. Wij in Drenthe hebben met de kern van de LOFAR antenne het centrum van de LofarZone in huis gehaald en heeft een enorme potentie op vele gebieden. Denk aan natuur(beleving), rekreatie & toerisme, economie en natuurlijk de astronomie. Op de kaart hierboven met de ster en de lichtjes op de achtergrond van deze website kun je zien tot hoe ver de LofarZone reikt.

De LofarDag 8 september is gratis en het is in de LofarCore, Beeksdijk 9528 in Buinen. Het duurt de hele dag. Bron: LofarZone.