Boeken

Tuesday, April 7, 2009

Lichtpaden stuwen virtuele radiotelescoop op

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad, 7 april 2009


Live-demonstratie van intercontinentale radiotelescoop tijdens ‘Reis rond de wereld in tachtig telescopen’ op vrijdag 3 april.

In het Drentse Dwingeloo arriveren geen postpakketten meer met kilometers lange opgerolde magneettapes of met belegen harde schijven, afkomstig van afgelegen radiotelescopen. Radiosterrenkundigen van nu hoeven niet meer weken- of maandenlang te wachten om te zien wat hun telescopen vandaag waarnemen. Een glasvezelnetwerk combineert sinds 2006 radiotelescopen van over de hele wereld tot één grote virtuele radiotelescoop.

“Afgelopen november zagen we live hoe in tien dagen tijd een enorme hoeveelheid materie met een derde van de lichtsnelheid werd uitgestoten door een zwart gat die een ster aan het opeten is”, vertelt sterrenkundige Zsolt Paragi. Electronic-Very Long Baseline Interferometry (e-VLBI) heet de gebruikte techniek. Live tussen aanhalingstekens dan, want de astronomen kijken honderden miljoenen jaren terug in de tijd. De virtuele telescoop heeft nog een tweede groot voordeel. Hij combineert de waarnemingen van radiotelescopen die vanaf zoveel mogelijk verschillende plekken naar dezelfde heelalbron kijken. Die combinatie geeft een honderd maal zo gedetailleerd beeld dan de beste optische telescoop.

Het zenuwcentrum van de virtuele intercontinentale telescoop zit bij het JIVE-instituut in Dwingeloo (Joint Institute for VLBI in Europe). Afgelopen vrijdag deed e-VLBI mee aan de internationale sterrenkundemarathon ‘Rond de wereld in tachtig telescopen’ – een 24 uur lange live webcast langs telescopen over de hele wereld, in het kader van het Internationale Jaar van de Sterrenkunde. Tegelijkertijd was er een rondleiding door het controlecentrum van JIVE en langs de supercomputer die de meetgegevens van alle aangesloten radiotelescopen verwerkt tot een live-snapshot van een gewelddadige sterrenkundige bron.

Op een wereldkaart in het JIVE-instituut branden lampjes op de plekken waar radiotelescopen live meedoen aan e-VLBI. In de ochtend lichten alleen twee lampjes in Australië en eentje in China op. Later op de dag – wanneer de aarde wat verder om zijn as is gedraaid en andere telescopen dezelfde bron kunnen zien – gaan zeven lampjes in Europa aan. Nog later springen twee lampjes op het Amerikaanse continent aan. Uiteindelijk doen twaalf telescopen uit elf landen mee: Nederland, Engeland, Spanje, Zweden, Finland, Polen, Italië, Chili, Puerto Rico, China en Australië.

Waarnemingen via het internet bij elkaar voegen – het klinkt gemakkelijker dan het is. “De kunst is om wetenschappelijke grootverbruikers snel en betrouwbaar te bedienen zonder de gewone internetgebruiker te hinderen”, legt directeur Erik-Jan Bos van SURFnet uit. SURFnet ontwikkelt en exploiteert in Nederland een glasvezelnetwerk van ruim achtduizend kilometer. Het is een van de snelste en meest geavanceerde ter wereld, speciaal bedoeld voor universiteiten, hogescholen en academische ziekenhuizen.

“Elke aangesloten radiotelescoop produceert ongeveer een gigabit per seconde aan data, die SURFnet vanuit het buitenland ontvangt en via het optische knooppunt NetherLight in Amsterdam naar Dwingeloo stuurt”, vervolgt Bos. Dat is ruwweg een honderdmaal zo hoge datasnelheid als die van een ‘gewone’ internetthuisgebruiker. “In 2002 hebben we het concept van lichtpaden ontwikkeld. Op een enkele glasvezel gebruiken we tot 72 kanalen: één kanaal voor het gewone internetgebruik en de 71 andere kanalen voor het wetenschappelijke grootgebruik. Elk van die 71 kanalen gebruikt één bepaalde lichtfrequentie en vormt een lichtpad: een eigen optische snelweg die buiten het reguliere internet om loopt.”

Lichtpaden zijn ideaal om de voortdurend toenemende datastroom van grote wetenschappelijke experimenten de baas te blijven. “Tien gigabits per seconde per golflengte kunnen we al aan”, zegt Bos. “Veertig en zelfs honderd gigabits per seconde komt er in de komende jaren aan.” Sinds eind vorig jaar levert SURFnet ook dynamische lichtpaden. Een lichtpad is dan niet langer een optische snelweg die permanent open staat, maar een variabele snelweg. De ene keer staat de snelweg open, de andere keer dicht. Vooral handig wanneer er niet continu grote datahoeveelheden worden verstuurd. De ene keer loopt de snelweg zus, de andere keer zo. Bos: “Heel praktisch wanneer bijvoorbeeld een Leidse elektronenmicroscoop ’s ochtends vanuit Maastricht op afstand wordt gebruikt, en ’s middags vanuit Groningen. De gebruiker krijgt directe controle over het netwerk.”

Dynamische lichtpaden gaan een steeds belangrijkere rol spelen bij het op afstand bedienen van geavanceerde meetinstrumenten die grote hoeveelheden data produceren: niet alleen radiotelescopen, deeltjesversnellers en elektronenmicroscopen, maar ook medische imagingapparatuur, zoals MRI-scanners. Het project Digitaal Bevolkingsonderzoek Borstkanker onderzoekt momenteel de mogelijkheid om mammogrammen van de mobiele screeningunits via lichtpaden te versturen naar de radioloog. Dan komt het resultaat veel sneller aan dan wanneer een koerier de analoge röntgenfoto’s persoonlijk moet afleveren, zoals nu gebeurt. In de commerciële wereld onderzoekt de Hollywood-filmindustrie in het project CineGrid of ze het lichtpadenconcept kunnen gebruiken om films in hoge resolutie te ‘streamen’ naar bioscopen. De oude, dure filmbanden kunnen dan definitief naar het museum.

In de loop van de middag komt netwerkspecialist Paul Boven aanzetten met zijn laptop. De Dwingeloose supercomputer heeft de waarnemingsresultaten van tien deelnemende e-VLBI-telescopen na een paar uur rekenen inmiddels gecombineerd. Op het scherm verschijnt een blauwe, rood omrande stip. We kijken naar het actieve melkwegstelsel 3C120. HHet licht heeft er 450 miljoen jaar gedaan om vandaag te worden waargenomen. Het blikveld op 3C120 is zo smal dat het overeenkomt met het waarnemen van een tennisbal in New York vanuit Nederland.

“De Spaanse telescoop in Madrid heeft vandaag voor de eerste keer meegedaan aan e-VLBI”, zegt JIVE-directeur en sterrenkundige Huib Jan van Langevelde. “En dat ging goed”, constateert hij tevreden. Maximaal voegt e-VLBI momenteel zestien telescopen samen. De komende jaren zal dat aantal toenemen, zodat het haviksoog van de virtuele telescoop nog scherper wordt. Het andere grote voordeel van de virtuele telescoop, opgestuwd door lichtpaden, is de snelheid waarmee hij kan reageren op wat er in de ruimte gebeurt. Van Langevelde: “Dan hoeven we niet meer zoals vroeger dagen of weken te wachten voor we radiotelescopen kunnen gebruiken. Als er nu een ster ontploft, staat de virtuele radiotelescoop meteen op scherp.”

Internet
Homepage van e-VLBI: www.evlbi.org/
Homepage van de 100 uren van de sterrenkunde: www.100hoursofastronomy.org/
Webcast e-VLBI vrijdag 3 april: www.ustream.tv/recorded/1336875
e-VLBI-demowaarnemingen van 3 april: http://iya.expres-eu.org/
De waargenomen actieve melkweg 3C120: www.bu.edu/blazars/3c120.html
Homepage van SURFnet: www.surfnet.nl/
Informatie over lichtpaden: www.surfnet.nl/nl/diensten/netwerkinfrastructuur/Pages/lichtpaden.aspx