LOFAR

Tentstokvormige antennes door heel Europa, met Dwingeloo als centrum, vormen enorme radiotelescoop.

LOFAR

LOFAR (Low Frequency Array) is een radiotelescoop die de techniek gebruikt waarmee je met meerdere telescopen één zeer grote telescoop kunt nabootsen. LOFAR is een initiatief van het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON, gevestigd in Dwingeloo. Het centrale LOFAR-gebied (circa 400 ha) ligt nabij de gemeente Exloo in Drenthe. Het project is ontstaan uit de ambitie van Nederlandse sterrenkundigen om het prille begin van ons heelal waar te nemen. Daarvoor is een radiotelescoop nodig die in staat is golflengtes te detecteren onder 250 MHz. LOFAR bestaat uit een netwerk van duizenden kleine antennes, verdeeld over een gebied met een diameter van 100 kilometer in Nederland, die zijn gekoppeld aan een supercomputer via een uitgestrekt glasvezelnetwerk. Daarnaast zijn er acht stations met antennes in Duitsland (5), Groot-Brittannië (1), Frankrijk (1) en Zweden (1) aangesloten op het Nederlandse netwerk. LOFAR is de eerste radiotelescoop ter wereld die deze techniek op zo’n grote schaal toepast.

Antennes

Elke antenne bestaat uit vier pvc-buizen die een twee meter hoge piramide vormen. In de buizen lopen draden die een zwak stroompje opwekken bij de detectie van een lange radiogolf. De antennes worden in groepjes (of stations) van honderd stuks bij elkaar geplaatst. Deze antennes binnen een station zijn via een netwerkring met elkaar verbonden. Elk station heeft een computer die de meetgegevens van alle honderd antennes verzamelt en verzendt over een geavanceerd glasvezelnetwerk.

Glasvezelnetwerk

Elk station verstuurt twee GB per seconde aan meetgegevens. Alle stations gezamenlijk produceren ongeveer 6000 Cd’s per seconde. Voor deze enorme hoeveelheid data is een supersnel netwerk nodig. Er is een 160 GBit glasvezelnetwerk aangelegd dat de data overbrengt naar het hart van de telescoop, de supercomputer. Gemeentes die hun grond beschikbaar stellen voor het plaatsen van stations en het aanleggen van netwerkkabels kunnen in ruil gebruikmaken van het snelle netwerk.

Supercomputer

De supercomputer van LOFAR is een van de snelste supercomputers in Europa: de IBM Blue Gene/L. Met 131.072 processoren en een intern geheugen van 32.768 GB is hij goed voor een rekensnelheid van 34 biljoen berekeningen per seconde. Dit is een miljoen maal sneller dan een 3GHz personal computer. De keuze voor deze extreem krachtige computer is niet verwonderlijk. De computer moet real-time de toestroom van data vanuit alle richtingen van het heelal verwerken tot een beeld, en de aardse ruis filteren. Naast deze IBM-supercomputer is in 2009 een tweede supercomputer van HP in gebruik genomen, die de offline berekeningen maakt. Deze supercomputer is opgebouwd uit standaard servers en is geconfigureerd als een Linux HPC cluster.

Toepassingen

Het onderzoek met de LOFAR telescoop richt zich op tenminste vier gebieden:

* De eerste periode na de oerknal (reïonisatieperiode), waarin waterstof geïoniseerd was en er nog geen sterrenstelsels gevormd zijn. Geïoniseerd waterstof zendt straling uit met een golflengte van 21 cm. Door de uitdijing van het heelal is deze golflengte inmiddels uitgerekt tot lange radiogolven. Doordat nu voor het eerst deze straling gemeten kan worden, zal een schat aan informatie worden verkregen over hoe het heelal er in de eerste fase na de oerknal uit zag.

* In de fase na de reïonisatieperiode vormden zich sterrenstelsels. Met LOFAR kan men deze overgangsfase bestuderen en vragen beantwoorden over hoe sterrenstelsels zich precies vormen. Spelen zwarte gaten een belangrijke rol? Vormen zij de kernen van sterrenstelsels?

* Processen die plaatsvinden bij de vorming van zwarte gaten en neutronensterren. Ook pulsars, magnetars, gammaflitsen en zonnevlammen worden bestudeerd. Zonnevlammen kunnen schokgolven veroorzaken die storingen of zelfs schade kunnen toebrengen aan elektriciteitsnetwerken en satellieten. LOFAR is in staat deze uitbarstingen van materie uit de corona van de zon in een vroeg stadium te ontdekken, zodat men op tijd maatregelen kan treffen.

* Men hoopt een antwoord te vinden op de vraag waar de hoogst energetische deeltjes in kosmische straling vandaan komen. Zijn supernova’s de leveranciers, versmeltende neutronensterren, schokken tussen sterrenstelsels, gammaflitsen of magnetars?

Andere doeleinden

Het netwerk wordt niet alleen voor astronomische doeleinden gebruikt. Landbouwkundigen gebruiken het om in kaart te brengen wat de invloeden zijn van verschillende weersomstandigheden op het groeiproces van gewassen. Geofysici brengen met behulp van geluidssensoren de bodem in kaart.

Links
LOFAR (Ned) 
LOFAR (Eng)