Afgelopen weekend knalden de champagnekurken op de afgevlakte top van de berg Paranal in Chili. Op Paranal staat het grootste optische observatorium ter wereld, de Very Large Telescope (VLT), en zaterdagnacht werd daar een belangrijke mijlpaal bereikt: de zogeheten 'first fringe'. 'First fringe' houdt in, dat voor het eerst het licht van twee VLT- telescopen via ondergrondse verbindingstunnels is gecombineerd tot een nieuw beeld dat veel scherper is dan dat van de telescopen afzonderlijk.
De VLT - een langjarig project van de European Southern Observatory (ESO) - bestaat uit vier vaste telescopen met een spiegel van 8,2 meter diameter en diverse beweegbare kleinere. Om de VLT te kunnen gebruiken als VLTI, Very Large Telescope Interferometer, moeten de lichtbundels uit de telescopen over een afstand van tientallen meters doorgeleid en 'tegen elkaar aan gelegd' worden met een speling van slechts een tienduizendste millimeter. Interferentie tussen twee of meer lichtbronnen produceert dan een patroon van donkere en lichte banden op een beeldscherm, dat informatie oplevert over het waargenomen object. Uiteindelijk zal de VLTI ook direct interpreteerbare beelden, 'plaatjes' , van een ongeëvenaarde scherpte kunnen leveren.
De vereiste nauwkeurigheid vergt het uiterste van de toegepaste technologie en software, die voor een niet onaanzienlijk deel door Nederland geleverd wordt. Aan de Leidse universiteit is het NOVA-ESO-Expertise Centrum (NEVEC) gevestigd, dat een van z'n medewerkers, Bill Cotton, dit weekend ter plekke had om te helpen bij het operationeel maken het speciale 'first fringe'-testinstrument, VINCI. NEVEC werkt aan software om de gecompliceerde optisch/mechanische VLTI-instrumenten te besturen en de enorme hoeveelheden data die ze opleveren te reduceren tot bruikbare informatie.
Omdat de aarde draait, verandert de stand van de VLT-telescopen ten opzichte van een waargenomen hemellichaam voortdurend. Desondanks moet het weglengte-verschil tussen de lichtbundels uit verschillende telescopen tot op een fractie van een golflengte constant gehouden worden. Dat wordt bereikt door extreem nauwkeurig bestuurbare karretjes op rails, de zogeheten Delay Lines, die de lichtbundels in de verbindingstunnels weerkaatsen. Deze cruciale componenten van de VLTI zijn gebouwd door het Nederlandse bedrijf Fokker Space in samenwerking met TNO-TPD.
Al bij deze eerste praktijktest van VINCI en de Delay Lines kon, door het patroon van de 'fringes' te bestuderen, de diameter van twee nabije sterren bepaald worden, Sirius en Alpha Hydrae. Geen enkele individuele telescoop ziet daarvoor scherp genoeg; sterren staan zo ver weg dat ze als lichtpuntjes zonder afmeting worden waargenomen. Zo komt de nu gemeten grootte van Alpha Hydra, 0,00929 boogseconden, overeen met de hoek tussen de koplampen van een auto gezien op 35.000 kilometer afstand.
Het eerste VLTI-instrument dat puur voor wetenschappelijke waarnemingen ontworpen is, MIDI, zal naar verwachting volgend jaar gaan werken. MIDI neemt infra-rood licht ('warmtestraling') waar en wordt gebouwd door het Max Planck-instituut in Heidelberg met belangrijke bijdragen door NOVA, NEVEC en de stichting ASTRON in Dwingeloo. Dit instrument zal door hen binnenkort aan ESO worden overgedragen.
Deze 'first fringe' betekent dat de Very Large Telescope Interferometer realiteit begint te worden. Later, als men ook het licht van de overige VLT-telescopen laat interfereren, zal de VLTI uitgroeien tot een unieke virtuele telescoop die veel gevoeliger is en tientallen malen scherper ziet dan de Hubble-ruimtetelescoop of enige andere telescoop. Wel moet dan ook nog de verstorende invloed van de atmosfeer op de inkomende lichtgolven gecompenseerd worden, de zogeheten 'adaptieve optiek'. Dit gebeurt door de vorm van een spiegel in de ingewikkelde lichtweg tussen telescoop en detector zo'n 100 keer per seconde aan te passen.
De techniek waarbij het beeld van diverse telescopen wordt gesynthetiseerd tot een veel scherper beeld is voor radiotelescopen al langer haalbaar, omdat de golflengte van radiogolven veel langer is dan die van zichtbaar licht. Dankzij de Westerbork Synthese Radiotelescoop beschikt de Nederlandse astronomie traditioneel over expertise op dit gebied. Door TNO-TPD is inmiddels een Kenniscentrum opgericht, dat onderzoek aan 'optische apertuur-synthese' en 'adaptieve optiek' samen met universiteiten en TU's ter hand neemt.
ESO is de Europese astronomische organisatie, waarvan Nederland en acht andere Europese landen lid zijn.
Relevant beeldmateriaal en een uitgebreid persbericht over de 'first fringe' zijn te vinden op de ESO-website
Nadere informatie:
prof. dr. George Miley
miley@strw.leidenuniv.nl
dr. Eric Bakker
bakker@strw.leidenuniv.nl
drs. Rudolf Le Poole
lepoole@strw.leidenuniv.nl