Boven de wind; Nederlandse zonnetelescoop op La Palma

Het meest opvallende instrument op het eiland La Palma is de nieuwe Nederlandse zonne-telescoop. Door zijn bijzondere constructie heeft hij geen last van turbulente wind.

Volgende week vrijdag stelt prins Willem Alexander op de top van het Canarische eiland La Palma een unieke telescoop in gebruik. Normaal staat een telescoop op de grond en wordt hij beschermd door een koepel of andersoortige behuizing. Dit instrument staat echter op een vijftien meter hoge toren, geheel in de open lucht. Ontwerp en opstelling van de Dutch Open Telescope (DOT) zijn er op gericht de scherpst mogelijke beelden van de zon te krijgen. De eerste waarnemingen laten zien dat dit doel zal worden bereikt.

De zon is de enige ster waarvan het oppervlak met een telescoop gedetailleerd kan worden bestudeerd en daarom is zij - als meest nabije ster - voor astronomen een belangrijk waarnemingsobject. Helaas is de zon tevens het moeilijkst waarneembare hemellichaam. De zonnewarmte maakt de lucht rond de telescoop en zelfs in de telescoop onstabiel, waardoor de brekingsindex wisselt en het beeld vertroebelt. Hierdoor haalt geen enkele zonnetelescoop zijn theoretisch scheidend vermogen.

LUCHTLEDIG

Sinds de jaren zestig staan zonnetelescopen in luchtledig gezogen behuizingen. Voorbeelden hiervan zijn de Vacuum Tower Telescope op Sacramento Peak in de Verenigde Staten, de Themis (een Frans-Italiaans instrument) op Tenerife en de Zweedse vacuümtelescoop op La Palma. De afsluiting van zo'n vacuümruimte is echter een bron van problemen. Die zijn wel op te lossen, maar dat maakt deze instrumenten gecompliceerd en dus duur. Op het Sterrenkundig Instituut in Utrecht kozen Cees Zwaan en Robert Hammerschlag jaren geleden voor een geheel andere oplossing: een open torentelescoop.

De Dutch Open Telescope is het meest opvallende instrument op het Observatorio del Roque de los Muchachos op La Palma. Deze 2.400 meter hoge vulkaanberg is een paradijs voor astronomen, niet alleen vanwege het grote aantal heldere nachten (en dagen), maar ook door de zeer grote stabiliteit van de over de vulkaankegel stromende passaatwind. In de afgelopen twintig jaar hebben vele Europese landen op dit Spaanse eiland telescopen gebouwd. De DOT bevindt zich op het terrein van de internationale sterrenwacht waarin ook Nederland een aandeel heeft. De kroonprins mag hier volgende week de grootste telescoop bedienen: de 4,2 meter William-Herschel.

Doordat de DOT op een 15 meter hoge toren staat, heeft hij geen last van de turbulenties vlak boven de grond. En doordat de toren geheel open is, waait de wind er dwars doorheen zonder wervelingen te veroorzaken. De wind zorgt er tevens voor dat de telescoop zo goed mogelijk de temperatuur van de omgeving aanhoudt. Een spiegelend diafragma bewerkstelligt dat slechts een klein deel van het gebundelde zonlicht in het hoofdbrandpunt arriveert. Dit brandpunt wordt met water gekoeld, terwijl de warme lucht er omheen wordt weggezogen.

De telescoop staat op een platform dat onder invloed van de wind alleen iets in horizontale richting beweegt, maar niet roteert. Zo kunnen bij windsnelheden van 10 meter per seconde (windkracht 5) nog waarnemingen worden verricht. De horizontale verplaatsing van het platform bedraagt dan 0,1 mm en de rotatie 0,001 mm. Dit laatste impliceert een rotatie van nog geen 0,1 boogseconde, ruim onder de waarnemingsgrens die door de optiek wordt gedicteerd. De aandrijving vindt plaats met behulp van spelingsvrije tandwielsystemen. Bij slecht weer wordt de DOT beschermd door een inklapbare koepeltent, die ook de zeer zware winterstormen op deze top kan doorstaan.

ELEKTRONISCHE CAMERA

De DOT heeft een spiegel van 45 cm diameter van Cervit: een glaskeramisch materiaal dat bij verwarming vrijwel niet uitzet. In het hoofdbrandpunt bevindt zich een elektronische camera, waarvan de beelden via een glasvezelverbinding naar het gebouw van de naburige Zweedse zonnetelescoop worden gestuurd. De DOT wordt uit dit gebouw door Nederlandse astronomen bediend en zal tegelijk met deze 'klassieke' zonnetelescoop waarnemingen kunnen verrichten. Er zijn ook campagnes gepland met telescopen op het naburige eiland Tenerife en met de Europese zonnesatelliet SOHO (Solar and Heliospheric Observatory).

De Dutch Open Telescope werd onder leiding van Robert Hammerschlag gebouwd in de Centrale Werkplaats van de TU Delft. Verder zijn onderdelen gemaakt op het Sterrenkundig Instituut Utrecht en de Instrumentatie Groep Fysica van de Universiteit Utrecht. Het ontwerp en de eerste bouwfase werden gefinancierd door de Faculteit Natuur- en Sterrenkunde van de RU, terwijl de voltooiing en installatie werden gesubsidieerd door de Stichting Technische Wetenschappen en de Stichting Astron, beide van NWO. De bouw heeft ongeveer twee miljoen gulden gekost. Voor de exploitatie moeten nog fondsen worden gevonden, mogelijk door middel van samenwerking met andere instituten.

De DOT zal vooral worden gebruikt voor het in kaart brengen van de fijnstructuur van het magnetische veld van de zon: de oppervlaktemanifestatie van een inwendige 'dynamo'. De eerste beelden - gebiedjes met een diameter van 40 boogseconden - ondersteunen de verwachting dat de telescoop het theoretisch scheidend vermogen van 0,2 boogseconde zal halen, ofwel details ter grootte van 140 km op de zon kan onderscheiden. Dat maakt de DOT tot de scherpste zonnetelescoop ter wereld. Als de DOT aan de verwachtingen voldoet, zou hij in de toekomst kunnen worden uitgerust met een hoofdspiegel van 76 cm diameter en zo een van de grootste zonnetelescopen op aarde worden.