Onze radiotelescoop op de verre zijde van de Maan

Sinds de lancering in december 2018 heeft de Chang’e 4 missie belangrijke vooruitgang geboekt. In januari 2019 werden de lander en de maanrover Yutu 2 de eerste ruimtevaartuigen die een zachte landing maakten op de verre zijde van de Maan. In dezelfde periode werd het de eerste missie die, weliswaar met gemengd resultaat, plantjes liet groeien op de Maan.

De laatste ontwikkeling is het in bedrijf nemen van de Chinees-Nederlandse Low Frequency Explorer (NCLE) nadat deze eerst een jaar lang om de Maan heeft gedraaid. Het instrument was gemonteerd op de Queqiao verbindingssatelliet en bestaat uit drie antennes van 5 meter lang die gevoelig zijn voor radiogolven in het gebeid van 80 kHz tot 80 MHz. Nu dit instrument ook actief is kan de Chang’e 4 aan het volgende deel van zijn missie beginnen.

Deze radiotelescoop is het resultaat van de samenwerking tussen het Nederlandse Instituut voor radioastronomie (ASTRON) en het China National Space Agency (CNSA). ASTRON heeft op het gebied van radioastronomie al een lange geschiedenis. Het instituut beheert o.a. een van de grootste radiotelescopen ter wereld: de Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSTR). Deze radiotelescoop maakt ook deel uit van het Europese Very Long Baseline Interferometry Network (EVLBIN).

De NLCE is het eerste observatorium dat door Nederland en China is gebouwd dat radioastronomie bedrijft terwijl het zich aan de verre zijde van de Maan bevindt. Astronomen vinden dit een ideale locatie voor dergelijke waarnemingen omdat er geen invloed is van aardse radiostraling. Het is ook hierom dat de Queqiao als verbindingssatelliet moest fungeren voor de Chang’e 4 missie want radiosignalen kunnen niet vanaf de Aarde rechtstreeks naar de verre zijde van de Maan en vice versa.

De NCLE is geschikt voor meerdere vormen van wetenschappelijk onderzoek maar het hoofddoel is het verrichten van baanbrekende experimenten op het gebied van radioastronomie. De NCLE zal in het bijzonder gegevens van de 21 cm emissielijn gaan verzamelen. Deze emissielijn correspondeert met de vroegste periodes uit de geschiedenis van het heelal.

Deze periodes zijn bekend als de “Dark Ages” en de “Cosmic Dawn” en het zijn gebieden die voorheen voor astronomen niet toegankelijk waren om te bestuderen. Door het bestuderen van het licht uit de vroegste periodes van het heelal hopen astronomen antwoorden te vinden op enkele prangende vragen over het heelal. Men wil graag weten wanneer de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden maar ook de invloed van donkere materie en donkere energie op de evolutie van het heelal.

Tot nu toe fungeerde de Queqiao voornamelijk als verbindingssatelliet tussen de lander en de rover en de vluchtleiding op Aarde. Maar de belangrijkste doelen van de Chang’e 4 missie zijn behaald en dus heeft het China National Space Agency (CNSA) besloten om aan de volgende fase van de missie te beginnen en dat is het bedrijven van een radiosterrenwacht aan de verre zijde van de Maan.

Marc Klein Wolt, de uitvoerend directeur van het Radboud Radio Lab en de leider van het Nederlandse team zegt hierover: “Onze deelname aan de Chinese Chang’e 4-missie is nu geweldig toegenomen. We hebben nu de mogelijkheid om onze waarnemingen uit te voeren gedurende de veertien dagen durende nacht achter de Maan en dat is veel langer dan oorspronkelijk het idee was”.

Het uitvouwen van de antennes is de kroon op drie jaar hard werken en de demonstratie van deze technologie kan er toe leiden dat er nieuwe radio instrumenten in de ruimte worden gebracht. Naast de astronomen van ASTRON en CSNA zijn er namelijk enorm veel astronomen geïnteresseerd in de eerste resultaten van de NCLE.

Wetenschappelijk hoofd van de Nederlands-Chinese radiotelescoop is professor Heino Falcke. Hij is ook hoofd astrofysica en radioastronomie aan de Radboud universiteit. Hij is blij dat het instrument in gebruik is genomen en dat er een radio instrument van Nederlandse herkomst in de ruimte is. Het is wachten op de eerste gegevens om te zien hoe goed het instrument functioneert.

Het was oorspronkelijk de bedoeling om de antennes van het instrument veel eerder uit te vouwen en men denkt dat het jaar wachten in de ruimte wel effect zal hebben op de antennes. In het begin vouwden de antennes soepel uit maar dit ging steeds moeizamer. Daarom werd besloten om de eerste data te verzamelen met gedeeltelijk uitgevouwen antennes en wordt er in een later stadium misschien besloten om ze helemaal uit te vouwen.

Met de huidige lengte van de antennes kan het instrument signalen opvangen van ongeveer 13 miljard jaar geleden. Dat is ongeveer 800 miljoen jaar na de Oerknal. Als de antennes helemaal zijn uitgevouwen dan kunnen signalen van net na de Oerknal worden opgevangen. Dan kunnen astronomen zien wanneer de eerste sterren ontstonden en wanneer de eerste groepen sterren samen klonterden tot sterrenstelsels.

Men zal dan in staat zij om het eerste licht in het heelal te kunnen zien en mogelijk krijgen we dan antwoorden op verschillende belangrijke vragen.

Bron: Radboud Universiteit

Eerste publicatie: 2 december 2019
Bron: UniverseToday en anderen