Functie van de Dwingeloo Radiotelescoop

De Dwingeloo Radiotelescoop is gebouwd voor wetenschappelijk onderzoek van radiogolven uit de Melkweg en uit het heelal. Nu ASTRON deze telescoop niet meer voor dat doel gebruikt geeft CAMRAS amateursterrenkundigen en andere belangstellenden de gelegenheid zelf te experimenteren op dat terrein. Dat kan door bij te dragen aan het bouwen van ontvangers, het doen van radioastronomische waarnemingen en het ontwikkelen van computerprogramma’s om de waarnemingen om te zetten in figuren.

Wat is radioastronomie?

Radioastronomie gebruikt andere technieken en instrumenten dan de optische. De optische astronomie bestudeert het heelal in zichtbaar licht. De golflengten van zichtbaar licht liggen ongeveer tussen de 400 nanometer (violet) en 800 nanometer (rood). Het optische instrumentarium bestaat uit lenzen- en spiegelkijkers om meer licht op te vangen en meer detail in het beeld te kunnen zien. Amateurastronomen gebruiken meestal een oculair om het beeld te bekijken of een camera om digitale beelden vast te leggen en te bewerken. Professionele astronomen gebruiken meer geavanceerde detectoren die alle eigenschappen van het licht ontrafelen.

Radioastronomie bestudeert het heelal aan de hand van radiogolven tussen de millimeter- en decametergolven. Voor radiogolven uit het heelal met golflengten groter dan ongeveer 30 meter is de buitenste laag van de atmosfeer – de ionosfeer – niet of niet meer goed doorlatend. Het radio instrumentarium bestaat uit antennes, verschillende soorten constructies om meer radiogolven op te kunnen vangen en radio-ontvangers en versterkers.

Radiogolven zijn een vorm van elektromagnetische straling, net als licht. Alleen het verschil in golflengte is heel erg groot. In het heelal ontstaan ze vaak op verschillende plekken en spelen verschillende fysische processen een rol. Sommige objecten stralen vrijwel alleen in zichtbaar licht en zijn dus alleen maar te zien met een optische telescoop. Andere objecten stralen vrijwel alleen in radiogolven en zijn dus alleen maar te detecteren met een radiotelescoop. Weer andere objecten stralen zowel zichtbaar licht als radiogolven uit. Samen met waarnemingen in zichtbaar licht geeft radioastronomie dus een completer beeld van het heelal dat ook nog kan worden aangevuld met astronomisch onderzoek met behulp van waarneemapparatuur geschikt voor sub-millimetergolven, infrarood en röntgen- en gammastraling.

Schotelantenne

Een radiotelescoop als de Dwingeloo Radiotelescoop is een combinatie van een antenne in het brandpunt van een parabolische spiegelconstructie van metaalgaas; ook wel schotelantenne. Een deel van de ontvanger en versterker zit direct achter de antenne in het brandpunt, een ander deel zit in het met de telescoop meedraaiende waarneemhuis. De waarneemgolflengte wordt ingesteld met de ontvanger en de dipoolantenne moet wat grootte betreft geschikt zijn voor de gekozen waarneemgolflengte.

De diameter van de spiegel van de Dwingeloo Radiotelescoop is 25 meter en de maaswijdte van het metaalgaas is 8 millimeter. Die constructie maakt deze telescoop geschikt voor astronomische waarnemingen op golflengtes tussen enkele centimeters tot een aantal meters.

Richtingsgevoeligheid

Een schotelantenne met één dipoolantenne in het brandpunt is gevoelig in één richting en kan slechts één gebiedje aan de hemel tegelijk waarnemen. Binnen zo’n gebiedje kan de telescoop geen details zien. Hoe groot dat gebiedje – de bundel – is hangt af van de diameter van de spiegel en de waarneemgolflengte. Voor de Dwingeloo Radiotelescoop is de bundel op 21 centimeter golflengte ongeveer een halve graad, ongeveer net zo groot als de hoek die de maan aan de hemel inneemt. Bij een twee keer zo grote waarneemgolflengte dan 21 centimeter wordt de bundel ook ongeveer twee keer zo goot dan een halve graad. Idem, bij een twee keer zo kleine waarneemgolflengte wordt de bundel ongeveer twee keer zo klein; enzovoorts.

Om een detailkaart te maken van de radiohemel moet de telescoop op een groot aantal plekken – om precies te zijn op onderlinge afstand van een halve bundel – waarnemingen doen en deze combineren. En net als bij het maken van sterrenkaarten en atlassen van nevels en melkwegstelsels in de optische astronomie is dat een langdurig en precies werk.

Dataverwerking

Radioastronomen kijken dus niet naar het heelal zoals optische astronomen. En radiogolven zijn ook geen geluidsgolven. Maar luisteren radioastronomen dan niet naar het heelal? Luisteren zij nooit naar het geruis of signaal dat uit de ontvanger komt? Nee, in feite niet. De amateurastronomen van CAMRAS werken min of meer op dezelfde manier als professionele radioastronomen. De radiogolven veroorzaken een heel zwakke spanning op de antenne. Na versterking wordt deze gedigitaliseerd, verwerkt en opgeslagen op de CAMRAS servers voor verdere bewerking. Zo kunnen de waarnemingen op een computerscherm live in de telescoop of later na bewerking vanuit de eigen thuiscomputer zichtbaar worden gemaakt in een grafiek of kaart. De hoogte in de grafiek of kaart geeft de intensiteit aan van de radiogolven.

Demonstratie

Voor demonstratie aan bezoekers van de Dwingeloo Radiotelescoop en ook voor controle tijdens de waarnemingen kunnen de radiogolven die de telescoop opvangt en verwerkt wel hoorbaar worden gemaakt. Bezoekers kunnen als het ware “luisteren” naar het heelal als aanvulling op de afbeeldingen met veel of weinig ruis op het computerscherm. Harder of zachter geruis uit de luidspreker komt overeen met een helder of minder helder punt op een radiokaart van de hemel. Bij het richten van de telescoop op een speciaal type ster, een zogenaamde pulsar, komt er een tikkend geluid door het geruis. Door de tijd tussen de tikken te meten en door die tikken nauwkeurig te bestuderen kunnen radioastronomen van alles te weten komen over die pulsar zoals op welke afstand deze staat en hoe snel de pulsar verouderd.

Dag en nacht waarneembaar

Net zoals een radio-ontvanger thuis een zendstation 24 uur per dag kan ontvangen zo kunnen radioastronomen de hele dag radiosignalen uit het heelal ontvangen: ’s nachts, maar ook overdag als de zon schijnt. Ook als het bewolkt is en als het regent want radio golven gaan moeiteloos door wolken heen.

Inventarisatie van mogelijkheden

Samen met de KNVWS heeft CAMRAS een inventarisatie gemaakt van een aantal mogelijke waarneemprogramma’s met de Dwingeloo Radiotelescoop die heel geschikt zijn voor amateurastronomen. En amateurastronomie kan veel meer zijn dan een persoonlijke hobby, bijvoorbeeld:

  • voor bepaalde soorten onderzoek zoals monitoring over een lange periode zijn professionele telescopen en astronomen te duur, maar voor amateurastronomen kunnen daar kansen en ontdekkingen in het verschiet liggen;
  • zelf opnieuw doen van wetenschappelijk onderzoek, zogenaamde ‘retro-science’;
  • geschikt maken van bepaalde radioastronomische onderzoeken voor educatieve en demonstratie doeleinden.

Met een aantal daarvan hebben de vrijwilligers van CAMRAS al ervaring of wordt geëxperimenteerd en een aantal zijn in ontwikkeling of in voorbereiding.

  1. Meteoorscatter (reflecties aan plasmasporen van meteoren vastleggen met geschikte bakens; de gevoeligheid van de Dwingeloo spiegel is vele malen groter, het beeldveld uiteraard vele malen kleiner dan bij gebruik van YAGI-antennes).
  2. Zon (variaties in de radiohelderheid en relatie tussen optische en radiowaarnemingen vastleggen).
  3. Reflecties van radiogolven aan NEO’s (Near Earth Objects), maan, planetoïden en planeten (bijvoorbeeld radioreflecties aan het oppervlak van Venus vastleggen en afstandsbepaling; ook met reflectie van signalen door andere stations).
  4. Jupiter en Io (op lage frequenties; interactie met vulkanische activiteit op Io en de interactie van de zonnewind op de Jupiter magnetosfeer).
  5. Kometen (lijnstraling moleculen en continuümstraling).
  6. Pulsars en pulsar glitches (bijvoorbeeld tijdreeksen maken van een pulsar in dubbelsysteem).
  7. 21 cm waterstoflijn en andere lijnstraling in de Melkweg en grote melkwegstelsels.
  8. Continuümstraling en polarisatie daarvan in de Melkweg en grote radiostelsels.
  9. Tijdreeksen van variabele radiobronnen (bijvoorbeeld variaties van radiostraling rond zwarte gaten).
  10. Bedekkingen van radiobronnen door de maan (bijvoorbeeld Tau A of pulsars).
  11. SETI passief (bijvoorbeeld monitoring van Kepler-planeten).
  12. Survey van radio transients (FRB, RepeatingFRB, RAT, RotatingRAT).

Meedoen als amateurastronoom, voor onderwijswerkstuk of als vrijwilliger?

Wie belangstelling heeft en graag individueel of met een klein groepje amateurastronomen of voor een onderwijswerkstuk een of meerdere waarnemingen wil doen kan zich aanmelden als gebruiker en voorstellen doen via de Programma Commissie en telescooptijd reserveren. Zie ook onze tarieven voor telescooptijd.

Wie wil bijdragen aan ontwikkelingen, experimenten en langdurige waarneemprogramma’s adviseren wij zich aan te melden als vrijwilliger.

Geef op het contactformulier een beknopte omschrijving van waar u aan denkt en CAMRAS neemt contact met u op.