Grote drukte op Mauna Kea

Mauna Kea, de reusachtige inactieve vulkaan op het eiland Hawaï, wordt wel het astronomische paradijs genoemd. Niet zonder reden: op de 4200 meter hoge ‘Witte Berg’ heb je veel minder last van de storende werking van de aardse dampkring dan op zeeniveau. Voor sterrenkundigen is Mauna Kea dus een prachtige waarneemplek. En dat is te merken ook: de bergtop is inmiddels bezaaid met koepels in allerlei soorten en maten. De bouwactiviteiten zijn ook nog lang niet afgerond. Voeg daarbij een kleine, maar aanhoudende stroom toeristen, en je hebt één van de drukste ‘attracties’ op het eiland.

Al vanuit het ‘cowboydorp’ Waimea, waar zich onder meer het hoofdkwartier van de Keck-sterrenwacht bevindt, kun je vijf koepels op de top van Mauna Kea zien schitteren. Twee van die koepels maken deel uit van de Keck-sterrenwacht: hier turen over een paar maanden de twee grootste telescopen ter wereld broederlijk het duister in.
Vanaf deze afstand ziet de Mauna Kea er merkwaardig laag uit. Het is moeilijk om de werkelijke afmetingen van de vulkaan-in-ruste te bevatten. Pas als je eenmaal op weg naar boven bent, dringt het reusachtige formaat van de berg tot je door.
De eigenlijke weg omhoog is een zijweg van de ‘Saddle Road’, een nauwelijks verharde weg die langs een militair vliegveld en allerlei geheimzinnige installaties voert. Het is begrijpelijk dat autoverhuurbedrijven er niet echt happig op zijn dat je je als toerist op dit troosteloze pad begeeft. Veel bedrijven staan dit ook domweg niet toe.
Bij het bezoekerscentrum en het even verderop gelegen astronomenverblijf Hale Pohaku – kortweg HP genoemd – houdt de verharde weg op. We bevinden ons dan nog op ongeveer 1200 meter van de top. Hoewel iedereen zonder meer naar boven mag rijden, kan men alleen verder met een auto met vierwielaandrijving. Niet zonder reden, want de weg is beslist niet ongevaarlijk. Met enige regelmaat kom je onderweg grote (lege) tankauto’s tegen die naar beneden komen denderen. Water is er op de top van Mauna Kea nu eenmaal niet.

Artis

Toch is het druk op de Witte Berg. Niet dat het er wemelt van de sterrenkundigen. Maar er zijn inmiddels heel wat sterrenwachten, compleet met personeel van velerlei pluimage, op de top gevestigd. Bovendien wordt er hard gewerkt aan allerlei nieuwe projecten, zoals de indrukwekkend grote ‘koepel’ van de Subaru, oftewel de Japanese National Large Telescope, die nog het meeste op een hangar lijkt.
Er komen ook toeristen op de Mauna Kea, al is er niet zo heel veel te zien. Alleen de Keck heeft een echt bezoekerscentrum, compleet met – heel belangrijk – een toilet. En als je met een deskundige blik in je ogen rond een van de koepels loopt, loop je een gerede kans om te worden aangesproken door een toerist. ‘Wat is dat voor een gebouw?’ ‘Uit welk land kom je?’ Mauna Kea is eigenlijk een sterrenkundig Artis geworden. In plaats van naar aapjes, komen de mensen naar astronomen kijken. Ook leuk!
De vreemdste vogels die je er ziet, zijn echter de toeristen zèlf. En dan met name de waaghalzen die zich met een jeep naar de top van de berg laten brengen, om vervolgens op een mountainbike naar beneden te razen... Uit een nog lopend ‘onderzoek’ dat door Andy Perala, media-voorlichter van de Keck-sterrenwacht, wordt uitgevoerd, blijkt dat deze afdalers in de meeste gevallen van Amerikaanse afkomst zijn. Dat is ook niet zo vreemd. Maar de idioten die de andere kan op fietsen, de berg òp dus, zijn meestal Europees. Vaak zijn het Duitsers, maar het tweetal dat we vandaag passeren blijkt uit Engeland te komen. Hopelijk zitten ze inmiddels weer veilig thuis.
Eenmaal boven aangekomen, duurt het niet lang voordat je doorhebt dat er iets ontbreekt....lucht of beter gezegd: luchtdruk. De top van de Mauna Kea is letterlijk adembenemend. De barometer wijst er slechts een procent of zestig van de normale waarde aan. Voeg daarbij een temperatuur, die ook overdag dicht bij het vriespunt ligt, en je voelt je al snel een jaartje of tien ouder.
De sterrenkundigen die op de top waarnemen, gaan normaal gesproken ook niet in één keer naar boven. Ze blijven eerst minstens een nacht in HP, de plek waar ook de waarnemingsprogramma’s worden voorbereid. Toch hoef je als bezoeker geen medische verklaring meer te overleggen om ’s nachts op de berg te zijn. Wel kun je een formulier onder je neus gedrukt krijgen: na ondertekening hoeft het instituut dat je bezoekt zich dan geen zorgen meer te maken over de nare juridische nasleep als je onverhoopt op hun terrein komt te overlijden. We bevinden ons immers op het grondgebied van de Vijftigste Staat van de VS.

Record

Aangekomen bij de Keck-sterrenwacht blijkt dat vandaag niet alleen de lucht ontbreekt, maar ook de meeste astronomen. In het gebouw worden onderhoudswerkzaamheden gepleegd. En natuurlijk wordt er ook druk gewerkt aan de Keck-II, de identieke tweelingbroer van de Keck-I, die komend voorjaar in bedrijf zal worden gesteld. De eerste twaalf segmenten van de hoofdspiegel zijn in december gemonteerd. Overigens zal het nog zeker tot november duren voordat de tweede 10-meter telescoop die onze planeet rijk is voor de volle honderd procent klaar is.
Het is dan ook rustig in de kleine kantine van de sterrenwacht, maar de komst van een paar onbekende gezichten brengt daar wel verandering in. Hé, I’m on a sea-food diet. Everytime I see food, I eat it! En als ‘iemand’ de naam Hubble laat vallen, breekt het gekrakeel pas echt los: ‘Met het geld dat de Hubble heeft gekost, hadden we hier tien of twintig Kecks kunnen bouwen.’ Grappig is dat het personeel van andere grote telescopen, zoals de James Clerk Maxwell-telescoop of de Anglo-Australian Telescoop, soortgelijke dingen zegt over de Keck-telescoop....
De ‘vijandigheid’ jegens de kostbare ruimtetelescoop hebben ze echter alle gemeen. Perala: ‘Soms raakt belangrijk onderzoek met de Keck compleet ondergesneeuwd door de eerste de beste Hubble-foto. Een goed voorbeeld is het resultaat van de tellingen van zwakke sterrenstelsels door George Djorgovski, begin dit jaar (1995). Uit dit onderzoek lijkt te volgen dat het heelal ‘open’ is. Een belangrijke bevinding, maar iedereen had op dat moment alleen aandacht voor dat Hubble-plaatje van de Cartwheel Galaxy...omdat het er zo leuk uitziet!’ Het schaamrood steeg me naar de kaken: het onderzoek van Djorgovski was ook aan mijn aandacht ontsnapt, en de betreffende Hubble-foto had in maart op de voorkant van Zenit gestaan....
De nacht voor ons bezoek heeft de Keck-I net het seeingrecord bij 10 micron (infrarod) gebroken. Op het prikbord hangt het trotse resultaat: een weinig spectaculair plaatje van een onbekende planetaire nevel. Pas als je erbij vertelt dat het oplossend vermogen 0,3 boogseconde bedroeg, wint het computerprintje aan waarde. Perala denkt alweer aan een persbericht. Voor de Keck-sterrenwacht is publiciteit heel belangrijk. Nog regelmatig roemt Perala die prachtige zomer van 1994, toen komeet Shoemaker-Levy 9 op Jupiter neerplofte. Beelden van de Keck-telescoop waren toen vaak en langdurig op de Amerikaanse nieuwszender CNN te zien. En ook voor de dedication van de Keck-II, in mei 1996, wordt weer hard nagedacht over directe televisiebeelden.

Waar de blanke top...

Op Mauna Kea staan telescopen van allerlei nationaliteiten. De oudste zijn van de universiteit van Hawaï. Maar elke zichzelf respecterende sterrenkundige natie heeft er wel een instrument. Naast Engeland, Frankrijk, Canada, de VS en (straks ook) Japan, heeft ook Nederland er een waarneemfaciliteit. Een stukje ervan althans. ‘Onder de rook’ van de Keck en de Subaru staat de koepel van de James Clerk Maxwell-telescoop (JCMT), een samenwerkingsproject van Canada, Groot-Brittanië en Nederland.
Nederland bezit 20 procent van de JCMT en levert – verplicht – ook vier medewerkers: twee sterrenkundigen en twee lokale technici. De twee Nederlandse sterrenkundigen die je er tegen kunt komen zijn Fred Baas en Remo Tilanus. De laatste woont alweer een aantal jaren in Hilo, waar het hoofdkwartier van de Joint Astronomy Centre is gevestigd. (Voordat u hem benijdt: Hilo is een van de natste plaatsen op aarde, doordat de wolken de Mauna Kea niet over komen.)
De JCMT is in feite een 15 meter grote radiotelescoop, gebouwd voor het waarnemen van submillimeter-straling uit het heelal (straling met golflengten van grofweg 0,3 tot 1 mm). En dat lukt alleen als er weinig waterdamp in de lucht zit; op Mauna Kea bijvoorbeeld. Het instrument is alweer ruim vijf jaar in bedrijf. Maar het begin was moeizaam. ‘Eerlijkheidshalve moet ik zeggen dat de JCMT – onder druk van de astronomische gemeenschap – te snel in gebruik is genomen,’ zegt Tilanus. ‘We hebben de eerste paar jaar veel technische problemen gehad. Pas sinds een jaar of drie kunnen we echt succesvol waarnemen.’
Door de grote afmetingen van de JCMT – anderhalf keer zo groot als de Keck – is de ‘koepel’ indrukwekkender dan die van de meeste andere instrumenten op de bergtop. Dat wordt nog eens extra benadrukt door het reusachtige kunststof membraan, dat de telescoop tegen stof en zonlicht beschermt. Hoewel dit scherm ongeveer 80% van de zonnestraling absorbeert, wordt 90% van de submillimeter-straling waarin de sterrenkundigen geïnteresseerd zijn doorgelaten. Het ‘bekende’ plaatje waarop de JCMT zonder ‘stofdoek’ is afgebeeld, is dan ook een beetje bedrog: daarop is zelfs de ‘vangspiegel’ van het instrument nog niet gemonteerd.
En dat terwijl deze secundaire spiegel heel belangrijk is voor de goede werking van het instrument. Tilanus: ‘Tijdens het waarnemen moeten we voortdurend heel snel heen en weer bewegen tussen de hemelachtergrond en de waarneembron. Want de atmosfeer verandert voortdurend, en we moeten steeds het verschil tussen bron en achtergrond meten. De secundaire spiegel kan met een frequentie van 7 hertz – dus zeven keer per seconde – heen en weer wiebelen. Als de afstand tussen je bron en de achtergrondpositie die je wilt meten groter is dan een graad of twee, moet je de hele telescoop laten ‘wiebelen’, en dat gaat natuurlijk veel langzamer. Dan zie je pas goed hoe groot de invloed van de atmosfeer op je waarnemingen kan zijn.’

Hogere frequenties

Momenteel is men bezig om de JCMT ‘op te voeren’. Het is bedoeling dat het instrument straks nog hogere frequenties kan waarnemen. ‘We zitten nu op een frequentiebereik van 200 tot 600 gigahertz (0,5 tot 1,5 mm) en we willen naar 800 gigahertz (0,3 mm),’ aldus Tilanus. ‘Maar dan moeten we bepaalde onderdelen van de telescoop beter op temperatuur houden. En dat betekent dat we er lucht langs moeten gaan blazen. Bovendien zullen we waarschijnlijk meer gebruik moeten gaan maken van de ‘actuatoren’, waarmee de panelen van de hoofdspiegel bewogen worden. Bij die hogere frequenties moet de spiegel veel nauwkeuriger van vorm zijn.’ De uitbreiding naar het hogere frequentiebereik is nodig om andere spectraallijnen te kunnen waarnemen. ‘We nemen lijnen waar van moleculen in de ruimte, zoals koolmonoxyde, allerlei spul dat je in stervormingsgebieden tegenkomt,’ legt Tilanus uit. ‘Doordat we naar hogere frequenties gaan, kunnen we straks meer te weten komen over de temperatuur, samenstelling en dichtheid van het gas in deze gebieden.’
Een andere uitbreiding die binnenkort plaatsvindt, is de komst van SCUBA (de Submillimetre Common-User Bolometer Array). Met deze nieuwe ontvanger wordt voor het eerst de stap gezet van enkel-puntsmetingen naar array-metingen, ongeveer zoals dat bij zichtbare golflengten met een CCD-chip gebeurt. ‘SCUBA heeft 120 pixels, waarvan er negentig over een zeshoek verdeeld zijn, voor waarnemingen bij 0,45 mm, en een stuk of dertig daarbuiten voor waarnemingen bij 0,85 mm,’ vertelt Tilanus. ‘SCUBA is zo gemaakt dat je van een object in één keer 1600 meetpunten kunt krijgen, verspreid over een beeldveld van twee boogminuten. Daarmee zal de JCMT de komende vijf tot tien jaar een stuk beter zijn dan de meeste andere telescopen.’

Met Remo reed ik terug naar Hale Pohaku. Onderweg verder babbelend over spectraallijnen en moleculaire wolken, en hobbelend over dat verbazingwekkende grindpad dat een aantal grote sterrenwachten met de bewoonde wereld verbindt. Je kunt je nauwelijks voorstellen dat over deze weg straks, in 1997, enkele van de duurste stukken glas ter wereld naar boven moeten worden gebracht: de acht meter grote hoofdspiegels van de Subaru- en de Gemini-telescoop. Maar dat zal de bouwers van grote telescopen er niet van weerhouden om de drukte op Mauna Kea de komende jaren verder op te voeren. En zo verandert de Witte Berg langzaam van een astronomisch paradijs in het sterrenkundige ‘Mallorca’ van de 21ste eeuw....