Het gebeurt vaak in series. Een groep wetenschappers heeft een onscherpe foto en door één knop in te drukken is dit een scherpe foto geworden. Dat is precies wat astronomen van het LOFAR team hebben gedaan. De vorige data van boerende zwarte gaten was erg wazig. Dus hadden ze het idee om de data zo te verwerken dat er een heldere afbeelding uit komt.

De verbetering in kwaliteit door LOFAR. Credit: Astron
De verbetering in kwaliteit door de LOFAR telescoop. Credit: Astron

Wat is LOFAR?

LOFAR staat voor LOw Frequency ARray gebouwd tussen 2009 en 2010 en werd officieel geopend op 12 juni 2010 door toenmalig koningin Beatrix. Dit zijn allemaal kleine antennes verspreid over een heel groot gebied die radiosignalen uit het heelal ontvangen met een frequentie tussen de 10 en 240 MHz.

Via een proces genaamd interferometer wordt alle afzonderlijke data bij elkaar gemengd. Op deze manier krijg je een telescoop ter grote van het hele gebied. Hoe groter de telescoop, hoe kleinere objecten je kan waarnemen en hoe gedetailleerder deze geobserveerd kunnen worden.

Normaal wordt voor de LOFAR telescoop alleen gebruik gemaakt van antennes die in Nederland staan. Hiermee kan een telescoop worden gemaakt van ongeveer 120 km. Voor het laatste onderzoek werd gebruik gemaakt van 70.000 detectoren over heel Europa die samen een telescoop van 2.000 km maakten. Hierdoor konden de telescopen afbeeldingen maken die wel 20 keer gedetailleerder zijn.

Een luchtfoto van de LOFAR opstelling in Exloo. Credit: Astron
Een luchtfoto van de LOFAR opstelling in Exloo. Credit: Astron

Naast sterrenkundig onderzoek wordt LOFAR ook gebruikt door landbouwers en geofysici. Landbouwers gebruiken de opstelling om van het sensornetwerk om precisielandbouw te kunnen beoefenen. Dit is landbouw gericht op het zo efficiënt mogelijk gebruik maken van producten.

Door gewassen in de gaten te houden, de weersomstandigheden en ziektes te bestuderen kan er een efficiënter beheer van productieprocessen ontstaan. Geofysici hangen aan LOFAR seismische geluidssensoren die de aardbodem in kaart brengt. De bodemdaling, watermanagement en aardgaswinning komt zo beter in zicht.

De jet van een zwart gat

De voornaamste objecten die door de radiotelescopen worden waargenomen zijn de jets van een zwart gat. Deze zwarte gaten worden in de sterrenkunde ook wel boerende zwarte gaten genoemd. Bijna elk sterrenstelsel heeft wel een zwart gat in het centrum. Dit zijn ook nog eens superzware zwarte gaten.

Wanneer er veel materie naar deze gaten gaat, zullen ze groeien. Echter draait een zwart gat net als de Aarde om zijn eigen as. Het gevolg is dat materie ook om het zwarte gat heen draait. Net als pizza deeg dat je op je vingers draait ook uitvouwt tot een schuif. Deze materie wordt tot een ongelooflijke snelheid gebracht.

Door alle botsingen en hoge druk duurt het enorm lang voordat al deze stoffen onderdeel van het zwarte gat worden. Als er teveel materiaal in deze schuif komt, wordt de druk te hoog en zoekt het een uitweg. Dat gebeurt via een zogenaamde jet om een zwart gat. Hoewel deze jet vanuit het zwarte gat lijkt te komen, is dit niet het geval. Het komt ´gewoon´ uit de schijf waar de druk te hoog is.

Deze jets zijn ontzettend sterk. Zo sterk dat deze deeltjes ongeveer met de snelheid van het licht worden weggeschoten. Daarnaast kunnen deze jets zo krachtig zijn, dat deze groter zijn dan het sterrenstelsel waarin zij zich bevinden.

Een jet van een zwart gat dat groter is dan het sterrenstelsel waarin het zich bevindt. Credit: ESA / Hubble / L. Calçada, ESO.
Een jet van een zwart gat dat groter is dan het sterrenstelsel waarin het zich bevindt. Credit: ESA / Hubble / L. Calçada, ESO.

Astronomen hebben nog geen idee hoe deze jets precies ontstaan. Er wordt gedacht dat deze uitstroom van deeltjes wordt veroorzaakt door magnetische velden. De enorme hoeveelheid geladen deeltjes zou deze jets kunnen veroorzaken. Door de nieuwe data van de LOFAR telescoop is er een veel beter beeld over deze uitstroom van materie. Hiermee kunnen wetenschappers onderzoek gaan doen naar het ontstaan van de jets.

Meer weten over zwarte gaten, misschien is het volgende artikel het lezen waard:

De onbegrijpelijk wereld van zwarte gaten

Wat de LOFAR telescoop anders doet

LOFAR is niet het enige telescopen netwerk. Wel pakt LOFAR het anders aan als de andere. Andere samenwerkende telescopen doen constant metingen en verzenden deze naar een centraal punt. Zo kan er direct een beeld gemaakt worden van de metingen.

Als dit beeld er eenmaal is, wordt de gebruikte data weggegooid. LOFAR slaat alle data van elke antenne op. Pas later wordt deze data gebruikt om een beeld te krijgen van het geobserveerde object.

Alle plekken in Europa waar LOFAR antennes staan. Credit: Astron/ESA
Alle plekken in Europa waar LOFAR antennes staan. Credit: Astron/ESA

Dit komt mede door het design van het telescopen stelsel. De detectoren kunnen niet zoals normale telescopen naar een bepaald punt in de ruimte wijzen. De LOFAR telescopen zijn daarom zogenaamde software telescopen. Pas achteraf kan er door metingen en berekeningen nagegaan worden welk deel van de data gebruikt kan worden.

Ook kan er hiermee gekozen worden welke deel van de nachthemel onderzocht moet worden. Je kan dus met dezelfde data kiezen welk deel je nodig hebt om zo een bepaald deel van de ruimte te onderzoeken. Dit geeft heel veel flexibiliteit voor de wetenschappers.

Het opslaan van alle data is een echt ingenieurs meesterwerk. De servers waar alle data wordt opgeslagen moeten op een observatie avond 13 terabits per seconde verwerken. Dit staat gelijk aan 1.625 gigabytes! Dat zijn ook wel 13 telefoons met een 128 GB geheugen per seconde.

Wat voor onderzoek kan er gedaan worden met LOFAR?

  • Deze radiotelescopen geven een beter beeld van waar de radiosignalen vandaan komen. Eerder beschreef ik dat zwarte gaten een bron van de radiosignalen zou kunnen zijn. Maar ook stervorming is hier een mogelijke verklaring. Stervorming is het moment dat sterren ontstaan vanuit een gaswolk. Met de grote hoeveelheid LOFAR data kan nu een beter beeld worden geschetst van de verdeling van de afkomst van de radiosignalen. Komt er meet straling van het superzware zwarte gat, of toch van stervorming?
  • Onderzoek doen naar de bron van de radiosignalen. Veel van de radiosignalen worden versterkt door een sterrenstelsel dat tussen de bron en de Aarde ligt. De bron lijkt op deze manier krachtiger dan dat deze eigenlijk is. Echter wordt het beeld ook verstoord door het tussenliggende sterrenstelsel. Door de nieuwe data met een hogere resolutie kan er beter onderzoek worden gedaan naar de oorspronkelijke bron.
  • Niet alleen objecten die in de buurt liggen of versterkte objecten kunnen waargenomen worden met LOFAR, maar ook energieke ver weg staande objecten kunnen worden gedetecteerd. Deze objecten liggen zo ver weg, dat de afgegeven straling een hele lage frequentie heeft. Hierdoor komt de straling nog maar net door de atmosfeer heen. Hiermee kan onderzoek worden gedaan naar het begin van het heelal en naar jonge radiobronnen in het begin van zijn ontwikkeling.