Stichting Astronomisch Onderzoek in Nederland (ASTRON)
English
PERSBERICHT
Dwingeloo, The Netherlands, 25 April 2007
Eerste beelden van de hele hemel met nieuwe LOFAR antennestations
Astronomen en technici hebben samen de eerste beelden met zeer hoge
kwaliteit geproduceerd met nieuwe LOFAR antennestations. De gegevens
zijn opgenomen met 96 antennes verspreid over vier velden in het
centrum van de LOFAR telescoop in Drenthe. Na transport over een
speciale glasvezelverbinding naar de Rijksuniversiteit Groningen zijn
ze verwerkt op de STELLA supercomputer. De kwaliteit van de
uiteindelijke resultaten bevestigt het wetenschappelijk potentieel van
LOFAR en vormt een belangrijk bewijs voor het definitieve ontwerp van
de LOFAR stations. Dat ontwerp werd op 17 & 18 april in Assen
voorgelegd aan een panel van experts in de Critical Design Review.
Hier kreeg het project groen licht voor de constructiefase, die in de
tweede helft van dit jaar zal beginnen. Deze week is zijn 120
astronomen uit alle delen van de wereld bij elkaar op een
internationaal wetenschappelijk symposium georganiseerd door ASTRON om
hun plannen met LOFAR te presenteren en te bespreken. Een actieve en
groeiende gemeenschap van wetenschappers staat klaar om gebruik te
gaan maken van deze telescoop, die een nieuw venster op het heelal
gaat openen.
LOFAR (de "Low Frequency Array"), de grootste radio-telescoop ooit,
wordt ontwikkeld door een consortium onder leiding van ASTRON, de
Nederlandse stichting voor Astronomisch Onderzoek, een instituut van
de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, NWO.
Uiteindelijk zal LOFAR bestaan uit 15.000 kleine antennes, verdeeld
over 77 stations in Noord-Oost Nederland en net over de grens in
Duitsland. De telescoop neemt waar op de laagste radio-frequenties die
vanaf de aarde te meten zijn, tussen 10 en 240 MHz. Er zijn plannen
voor een uitbreiding van de telescoop met antenne-stations op grotere
afstanden: dieper in Duitsland, en ook in Engeland, Frankrijk, Zweden,
Polen en Italië. Het eerste "Europese station" wordt nu in Effelsberg,
vlakbij Bonn, gebouwd en heeft vorige maand de eerste metingen
uitgevoerd ("first light", zoals dat in sterrenkundige kringen heet).
LOFAR is niet alleen een radio-telescoop maar een innovatief
sensornetwerk waarin, naast de antennes voor astronomisch onderzoek,
ook sensoren voor onderzoek in de geofysica en precisie landbouw zijn
opgenomen.
De onderstaande afbeelding (Figuur 1) is het resultaat van 29 uur
meten op 23 en 24 februari 2007 en laat de mogelijkheden van het
huidige systeem zien. "Wat zo imposant is aan dit plaatje is het
formidabele dynamisch bereik: naast een paar heel heldere objecten
zien we ook nu al een heleboel veel zwakkere structuren. We kunnen
haast niet wachten om de gegevens van een groter aantal LOFAR stations
te ontvangen," zegt astronoom Ger de Bruyn, werkzaam bij ASTRON en
hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Groningen. De 96 antennes waarmee
deze meting is gedaan werken op frequenties van 30-80 MHz, net onder
de FM-radio band. Deze antennes zijn verdeeld over vier velden die op
afstanden van 400 meter uit elkaar liggen (zie Figuur 2). Een tweede
type antenne voor frequenties boven de FM-radio band (120-240 MHz)
komt in de komende maanden beschikbaar. Speciale digitale elektronica
op de antennevelden zorgt voor een eerste bewerking van de gegevens.
Daarna worden de signalen getransporteerd naar een centrale
supercomputer bij de Rijksuniversiteit Groningen, waar de gegevens van
alle stations worden gecombineerd. Voor een succesvol wetenschappelijk
resultaat is het van groot belang dat de juiste bewerkingen op de
gegevens worden toegepast. Dit wordt mogelijk door nieuwe software,
ontwikkeld door een sterk team van software programmeurs en
-ontwikkelaars.
Het LOFAR project heeft vorige week in Assen een belangrijk
evaluatiemoment gehad met de "Critical Design Review." Een panel van
zeven experts op het gebied van antennes, digitale signaalverwerking,
high performance computing en radio astronomie is zeer zorgvuldig door
het ontwerp van de telescoop gelopen, heeft de antennevelden bezocht
en de eerste resultaten bestudeerd. Zij kwamen tot de conclusie dat
niets de bouw van de telscoop meer in de weg staat. Wel stellen ze
vast dat het LOFAR team nog een paar mooie uitdagingen op zijn weg
heeft. Deze liggen vooral op het gebied van calibratie en analyse
software - gebieden die afhankelijk zijn van echte gegevens uit een
significant gedeelte van LOFAR.
Deze week zijn 120 astronomen uit 15 landen bij elkaar in Emmen, op
zo'n 20 km afstand van het centrum van LOFAR. Op een internationaal
symposium georganiseerd door ASTRON bespreken zij een groot aantal
wetenschappelijke experimenten die met LOFAR kunnen worden uitgevoerd.
Een van de belangrijke onderwerpen is het meten van signalen van
neutraal waterstof uit het vroege heelal. Sterrenkundigen verwachten
met LOFAR het moment te zien waarop de eerste melkwegstelsels zich
vormden, en er met de "Epoch of Reionization" een eind kwam aan de
"Dark Ages" in het heelal. Andere onderwerpen zijn de studie van ver
weg gelegen radio melkwegstelsels, variabele en andere plotseling
optredende verschijnselen in het heelal, en de radiostraling van
kosmische deeltjes en onze eigen zon. De grote belangstelling voor het
symposium laat zien dat een actieve en groeiende gemeenschap van
wetenschappers klaar staat om gebruik te gaan maken van de LOFAR
telescoop, die een nieuwe venster op het heelal gaat openen.
Figure 1: Eerste zeer gevoelige beelden van de hele hemel, gemaakt met
de eerste LOFAR stations, op een frequentie van 50 MHz. Het ruimtelijk
oplossend vermogen is een halve graad (dat is net zo groot als de maan
er aan de hemel uit ziet). In het centrum van de afbeelding staat de
helderste radiobron aan de hemel, Cas A, in het sterrenbeeld
Cassiopeia. Deze bron is uit het plaatje verwijderd om meer contrast
te krijgen. Ruim 40 andere bronnen, vele malen zwakker dan Cas A zijn
te zien. Sterrenkundigen meten de helderheid in dergelijke plaatjes in
"Jansky" (Jy). De zwakste bronnen die in het plaatje kunnen worden
gezien zijn 5 Jy (dit is de ruisvloer in de gegevens). Cas A heeft een
helderheid van 20.000 Jy. We meten dus een contrast ("dynamisch
bereik", zoals astronomen zeggen) van 1.000 : 1. Dat is zeer
spectaculair met dit relatief kleine aantal antennes. Als in 2009
LOFAR helemaal operationeel is zullen de afbeeldingen 200-maal
scherper zijn en zullen miljarden zwakke bronnen, nog tienduizend keer
zwakker dan deze objecten, zichtbaar worden.
Figure 2: Een overzicht van de eerste LOFAR stations bij Exloo in
Drenthe. In totaal 96 "Low Band" antennes staan hier in het veld. In
de witte kasten op de achtergrond bevindt zich de elektronica waarmee
de signalen worden gedigitaliseerd en verwerkt voordat ze over de
glasvezel worden verzonden.
Aanvullende technische details bij Figuur 1:
Gegevens werden opgenomen met 16 `micro-stations' die verspreid staan
over een gebied met 400m diameter. De meeste `micro-stations' bestaan
uit een enkele dipool antenne. De gedigitaliseerde signalen werden met
Gigabit-Ethernet verzonden over een glasvezel van het centrale gebied
van LOFAR naar het rekencentrum van de Rijksuniversiteit Groningen.
Daar werden ze gecorreleerd op een IBM BlueGene/L supercomputer
(STELLA). De kwaliteit van de afbeelding werd in hoge mate verbeterd
door een geavanceerde techniek, generalised self-calibration,
gebruikmakend van speciaal door het LOFAR project ontwikkelde software
De afbeelding werd gemaakt uit 29 uur gegevens, opgenomen op 23 & 24
februari 2007, met een effectieve bandbreedte van 0.5 MHz.
Self-calibration werd toegepast in de richting van zowel Cas A en Cyg
A (simultaan). Cyg A is de tweede helderste bron aan de hemel en is
zichtbaar aan de rechterkant van de afbeelding. Andere bekende bronnen
die te zien zijn, zijn 3C10 (Tycho's Supernova Remnant) and 3C84
(Perseus A).
LOFAR wordt gefinancierd door de Nederlandse overheid in het BSIK
programma voor inter-disciplinair onderzoek ter bevordering van de
kennis infrastructuur, door de Europese commissie, door het Europese
fonds voor regionale ontwikkeling en door het Samenwerkingsverband
Noord-Nederland (SNN) in het kader van de EZ/KOMPAS regeling.
---
---
Contacts:
LOFAR: Michiel van Haarlem, LOFAR Managing Director, Oude
Hoogeveensedijk 4, 7991 PD Dwingeloo - Phone: +31 (0)521 596 562.
e-mail: haarlem@astron.nl
ASTRON: Marjan Tibbe, PR & Communication, Oude Hoogeveensedijk 4, 7991
PD Dwingeloo, tel. 0521 595162 / 06-21234243, tibbe@astron.nl
---
---
ASTRON is een instituut van de Nederlandse organisatie voor
Wetenschappelijk Onderzoek, NWO.