10 Jan 2022

ASTRON begint nieuwe onderzoeken: ‘Bliksem is het wilde westen van de wetenschap’

Twee wetenschappers van ASTRON krijgen een subsidie voor nieuw onderzoek. Een van de onderzoeken richt zich specifiek op bliksem. De andere studie richt zich op ruimteweer, waardoor het mogelijke leven op andere planeten kan worden onderzocht. De wetenschappers zijn blij met de verkregen steun en hopen in Drenthe hun antwoorden te vinden.

"Bliksem is een van de meest spectaculaire natuurverschijnselen, maar we begrijpen het nog niet. We hebben meer fundamentele informatie nodig", vertelt wetenschapper Brian Hare uit Amerika die samen met onderzoekers van ASTRON een van de nieuwe onderzoeken doet. Hare analyseert daarbij de data die de radiotelescoop LOFAR verzamelt.

Verstopt achter de donderwolk

Het bestuderen van bliksem is iets waar wetenschappers zich al een lange tijd over buigen, maar het fenomeen laat zich lastig meten, legt Hare uit. "Bliksem is snel, random en vaak verstopt achter donkere, ondoorzichtige wolken. Zelfs met hightech speedcamera's kun je vaak maar gedeelten zien van de lichtflits."

Hare deed eerder namens de RUG mee aan een belangrijk onderzoek naar bliksem, in samenwerking met ASTRON. Met behulp van metingen met de LOFAR-telescoop, waarvan het hart zich in Exloo bevindt, slaagde hij erin te laten zien hoe bliksem ontstaat uit een donderwolk. Hij maakte 3D-illustraties met de allerscherpste resolutie.

'LOFAR is het beste meetinstrument van de wereld'

LOFAR biedt voor de Amerikaan veel mogelijkheden. Daarom sluit de wetenschapper zich aan bij ASTRON. "LOFAR kan vanwege de radiotechnologie door de wolken heen kijken. Van die ondoorzichtigheid van de wolken heeft het geen last, want radiogolven gaan hier dwars doorheen. Verder is LOFAR ook extreem snel en beschikt het over een groot meetgebied. Ik overdrijf niet als ik zeg dat LOFAR het beste meetinstrument van de wereld is voor het bestuderen van bliksem."

In de nieuwe studie gaat Hare verder met analyseren van het ontstaan van bliksem en hoe bliksem groeit. Daarbij kan hij gebruik maken van de upgrade van LOFAR waar ASTRON aan werkt: LOFAR 2.0. Door deze upgrade kan de radiotelescoop nog nauwkeuriger en sneller meten dan nu het geval is. Ook richt hij zich op het ontwikkelen van nieuwe algoritmes zodat hij de data van de telescoop beter kan interpreteren.

Klimaatverandering

De uitkomsten van het onderzoek zijn dus belangrijk om het verschijnsel bliksem te kunnen verklaren. Maar ook vanwege een andere reden is het nieuwe onderzoek relevanter dan ooit: "Klimaatverandering", zegt Hare. "Het is aannemelijk dat er hierdoor de komende jaren meer bliksem gaat komen. Het staat niet 100 procent vast, maar vanwege de hoge temperaturen krijgen we meer energie, meer onweer en stormen en daardoor waarschijnlijk ook meer bliksem."

Hare wijst ook op de ontwikkeling van groene energie. "Ook voor de alternatieve vormen van energie is kennis over onweer nodig. We krijgen meer windmolens en die zijn gevoelig voor blikseminval. Als we een betere waarschuwing of voorspelling willen doen, moeten we eerst weten hoe bliksem zich ontwikkelt en verplaatst." Voor een aanvullend onderzoek naar de invloed van bliksem op onze windmolens in Drenthe loopt daarom nog een extra subsidieaanvraag.

Andere bewoonbare planeten

Het andere nieuwe onderzoek bij ASTRON richt zich niet op het weer van onze aarde, niet eens op het weer van onze eigen zon. Wetenschapper Harish Vedantham duikt namelijk met de nieuwe subsidie in het ruimteweer van exoplaneten. Exoplaneten zijn planeten die niet om onze zon draaien, maar in een baan om een andere ster.

De rol van het zogeheten plasma als onderdeel van het ruimteweer is daarbij belangrijk. "In ons eigen zonnestelsel stoot de zon af en toe grote hoeveelheden plasma af die schade kunnen toebrengen aan de atmosferen van planeten. Dit nieuwe project gebruikt voor het eerst de LOFAR-telescoop om vergelijkbare plasma-afstotingen te detecteren bij planeten die draaien rond andere sterren."

Onze aarde heeft volgens Vedantham geen last van deze plasma-uitbarstingen doordat ze beschermd is met een magnetisch veld. Maar of andere planeten zoals exoplaneten ook over zo'n schild beschikken, is de grote vraag.

Magnetisch veld en ruimteweer

"Tot nu toe zijn we niet in staat geweest om een magnetisch veld op een exoplaneet vast te stellen", legt Vedantham uit. "Nu we ongeveer weten hoeveel planeten er zijn, kunnen we gedetailleerder kijken naar hun karaktereigenschappen zoals oppervlakte en atmosfeer."

Het is een onderdeel van een veel grotere puzzel die gelegd wordt in de zoektocht naar de mogelijkheid van leven op een andere planeet. "Antwoord vinden op deze vraag is een decennialange uitdaging, omdat veel dingen samen moeten vallen voordat leven op een planeet zoals wij dat kennen mogelijk is."

'Zulke observaties waren tot nu toe niet mogelijk'

Toch denkt Vedantham dat er nieuwe stappen kunnen worden gezet. Dat komt door mogelijkheden van de LOFAR-telescoop. "Radio-emissie is de enige bewezen techniek die we kennen die direct magnetische velden kan detecteren en meten. Zulke observaties waren tot nu toe niet mogelijk, ondanks dat we het theoretisch konden begrijpen. Puur omdat we geen telescoop hadden die alle signalen kon detecteren. LOFAR is 's werelds gevoeligste telescoop binnen de relevante frequentie."

Vedanthams team bereidt zich al 2,5 jaar voor op het ambitieuze project en nu kan het dan gebeuren. "We hebben proeven en conceptonderzoek gedaan, waaruit blijkt dat dit haalbaar is. We hebben bijvoorbeeld in 2020 met LOFAR een bruine dwerg ontdekt, een grote neef van de exoplaneet. Dit geeft ons moed dat we dit ambitieuze project nu aankunnen."

Wilde Westen

Ook Hare staat te popelen om verder te gaan: "Bliksem is het wilde westen van de natuurkunde. Er is nog zo weinig over bekend, alles kan gebeuren. Iedere keer als ik kijk zie ik weer andere dingen. We ontdekken bijna dagelijks nieuwe dingen en in een steeds betere resolutie."