De beste plek om sterren te kijken? De zuidpool!

Astronomen hebben de beste plek om Aarde gevonden om naar de sterren te kijken. Vermoedelijk hebben we als amateurastronoom op deze plek niks te zoeken want je zal er voor naar het centrum van het zuidpoolgebied moeten gaan, een van de koudste plekken op Aarde.

Volgens nieuw onderzoek dat onlangs in Nature werd gepubliceerd biedt Dome A de beste blik op de sterrenhemel. IJskoepels zijn de bovenste delen van ijslagen die hoog boven het bevroren terrein uittorenen. Dome A (koepel A) op Antarctica biedt dan wel de helderste blik op het heelal het is ook een van de koudste plekken op Aarde. De temperatuur kan er zakken tot -90 °C.

Het nieuwe artikel doet dus voorstellen voor optimale locaties voor astronomie maar de afgelegen locatie van Dome A, ook bekend als Dome Argus, zorgt ook voor aanzienlijke uitdagingen. Astronomen die hier een kamp op willen slaan krijgen te maken met de extreme koude en moeten ook ruim 1200 kilometer het binnenland van Antarctica inreizen.

Lichtvervuiling is voor zowel professionele astronomen als amateurastronomen een toenemend probleem maar er is meer dan nodig om een heldere blik op de hemel te krijgen dan alleen het vermijden van straatlantaarns en wolkenkrabbers. Atmosferische turbulenties, die er voor zorgen dat sterren twinkelen, kunnen ook een duidelijk beeld op de sterren hinderen. Telescopen op gemiddelde breedtegraden en grote hoogtes, zoals op Hawaii en Chili, zijn in dit opzicht perfect gepositioneerd.

Om de kwaliteit van de nachtelijke sterrenhemel uit te drukken in een getal gebruiken astronomen de seeing die ze opmeten in boogseconden. Hoe lager het getal hoe minder de turbulentie is en dus hoe beter de sterren, sterrenstelsels en nevels kunnen worden bekeken. In Hawaii en Chili ligt de seeing rond de 0,6 tot 0,8 boogseconden.

Op Dome C, een andere ijskoepel op het Antarctische plateau ligt dit getal tussen 0,23 en 0,36 boogseconden. Dit geeft aan dat het bevroren continent perfect is voor astronomie. Hier is de onderste laag van de atmosfeer van de Aarde heel erg dun en dat resulteert in veel minder turbulentie.

Dome C is dus al geweldig maar volgens het artikel is Dome A vermoedelijk nog beter. Een internationaal team uit Canada, China en Australië heeft op deze plek nachtelijke metingen uitgevoerd die nooit eerder waren gedaan. Ze vonden een gemiddelde seeing van 0,31 boogseconden met een laagste waarde van 0,13 boogseconden.

Ze maakten ook een vergelijkende analyse van de twee Antarctische locaties. Metingen van Dome A op een hoogte van 8 meter waren veel beter dan metingen op dezelfde hoogte op Dome C. De metingen van Dome A op deze hoogte kwamen overeen met metingen op 20 meter op Dome C.

Volgens Paul Hickson, astronoom en coauteur van het artikel zou een telescoop op Dome A iedere andere vergelijkbare telescoop op Aarde voorbijstreven en dat is te danken aan een combinatie van hoogte, lage temperatuur, lange periodes van donkerte en een uitzonderlijk stabiele atmosfeer. Een telescoop op Dome C zou scherpere beelden maken en zwakkere objecten kunnen waarnemen.

Het is niet verrassend dat de kou een nadelig effect had op de instrumenten die tijdens het onderzoek werden gebruikt. De apparatuur werd benadeeld door de extreme koude. Een onbemand station uitgerust met een differentiële beeldbewegingsmonitor volgde de Antarctische hemel gedurende 7 maanden. Dat instrument kreeg te maken met temperaturen die soms -75 °C kelderden. Volgens Bin Ma, hoofdauteur van het artikel en verbonden aan de Chinese Academie van Wetenschappen in Beijing, China, is dit op zich al een technologische doorbraak. Een oplossing voor het ijzige probleem zou het zich met nogmaals 10% tot 12% kunnen verbeteren.

Naast astronomie is Dome A uitermate geschikt om het ontstaan en oplossen van turbulenties in de grenslaag van de atmosfeer te bestuderen. Toekomstige metingen van weer, seeing en turbulentie op lage hoogtes kunnen een bijdrage leveren aan het beter begrijpen van de Antarctische atmosfeer.

Het zal duidelijk zijn dat het bouwen van een sterrenwacht diep in Antarctica een enorme logistieke uitdaging is. Onderdelen en personeel moeten worden ingevlogen terwijl de structuur zelf bestand moet zijn tegen de extreme koude en mogelijk ook tegen verschuivingen van het ijs. Klimaatveranderingen zouden wel eens voor additionele complicaties kunnen zorgen.

Astronomen hebben dan wel de allerbeste plek op Aarde gevonden voor astronomisch onderzoek maar het is de vraag of ze die plek ooit gaan gebruiken.

Artikel: Night-time measurements of astronomical seeing at Dome A in Antarctica

Eerste publicatie: 2 augustus 2020