VUB-spiegels moeten de Einsteintelescoop uiterst precies maken
De meetapparatuur zal verschillen kunnen meten van 10-18 meter en nog beter, afmetingen op atomaire schaal
De Einsteintelescoop, een gelijkzijdige driehoek met buizen van 80 centimeter diameter en een lengte van tien kilometer, wordt binnen afzienbare tijd ingegraven, ergens in Europa. De telescoop heeft weinig vandoen met een klassieke telescoop om de sterren te bekijken: de Einsteintelescoop moet dienen om zwaartekrachtgolven te detecteren. De nieuwe telescoop moet preciezer en gevoeliger worden dan zijn twee al bestaande voorgangers in de Verenigde Staten (LIGO) en in Italië (VIRGO) en moet ook de zwaartekrachtgolven als resultaat van ’lichtere’ events in de kosmos kunnen opvangen. Enkele precisie-onderdelen van de Einstein Telescoop worden op de Photonics Campus van de VUB in Pajottegem gemaakt.
De telescoop bestaat eigenlijk uit zes interferometers, die de kleinste schommelingen in de gravitatiegolven die door het heelal reizen kunnen voelen. Op elk hoekpunt van de driehoek zullen er 2 interferometers boven elkaar gebouwd worden. Eén interferometer zal afgesteld worden op het detecteren van heel laag-frequente signalen en de andere op hoog-frequente signalen. Ze werken met licht en geven enkel een signaal van zodra er een miniem lengteverschil optreedt in de buizen van de interferometer-telescoop. “Normaal is er geen signaal en is er ook niets te zien op de meetapparatuur”, zegt professor Michaël Vervaeke van de onderzoeksgroep B-PHOT van de VUB. ”Op de hoekpunten waar de buizen samenkomen en waar het licht in de verschillende buizen met elkaar kan interfereren, ontstaat pas een signaal onder de vorm van een lichtring op het ogenblik dat er minuscule veranderingen optreden in de lengte van het buizensysteem. De meetapparatuur zal verschillen kunnen meten van 10-18 meter en nog beter, afmetingen op atomaire schaal.”
Die kleine lengteverschillen worden veroorzaakt door zwaartekrachtgolven, waarvan we weten dat ze hier op aarde voor lengteverschillen zorgen. “Ze zijn het gevolg van kosmische events, die zich ergens ver in de ruimte afspelen, zoals het botsen van zwarte gaten of exploderende sterren”, weet Vervaeke. “Het is nog niet lang geleden dat de eerste zwaartekrachtgolf werd gedetecteerd. Tegenwoordig vinden we er toch minstens eentje elke week. We vermoeden dat er nog veel meer zijn en dat ze ook het gevolg kunnen zijn van veel lichtere en kleinere gebeurtenissen in de ruimte, maar dat we die gewoon niet registreren. We hopen dat dat met de Einstein Telescoop wel zal lukken.”
Het is belangrijk dat de onderdelen van de Einsteintelescoop heel nauwkeurig gemaakt worden. Ze moeten aan bijna onmogelijke standaarden voldoen. “In Maastricht zijn ze bezig met de productie van een laser-lichtbron met een heel stabiele golflengte van 1550 nanometer”, zegt Vervaeke. “Tegelijk wordt er in Aken in Duitsland gewerkt aan een stabiele lichtbron voor licht met een golflengte van 2090 nanometer. Wij van de VUB-onderzoeksgroep B-PHOT werken op onze campus in Gooik aan de input- en output mode cleaners, de instrumenten om die laserbronnen extreem te stabiliseren en te filteren, zodat er exact 1 mode bij een heel gekende frequentie uitgezonden en ontvangen wordt. We werken ook aan de spiegels voor het prototype en zullen meewerken aan de spiegels voor de uiteindelijke telescoop. Die van het prototype zullen een diameter hebben van 15 centimeter en een dikte van 8 centimeter. Ze worden vervaardigd in extreem zuiver monokristallijn silicium. Die zuiverheid moet bewaard blijven tijdens al de bewerkingsstappen, van ruwe siliciumingot tot de ultraprecieze spiegel, die hele grote vermogens van enkele megawatts aan licht zal moeten weerkaatsen.”
De finale versie van die spiegels zal een diameter hebben van 45 centimeter, een dikte van 57 centimeter en een gewicht van om en bij de 200 kilogram. De spiegels moeten zo zuiver zijn en blijven omdat ze dan zo weinig mogelijk licht absorberen. Bij absorptie wordt licht immers omgezet in warmte en de Einsteintelescoop moet een werkingstemperatuur kunnen aanhouden van 15 graden Kelvin, dat is vijftien graden boven de laagst mogelijke temperatuur. “Elke verstoring, elke minieme opwarming, en zelfs de Brownse beweging van de atomen in het silicum, kan voor een verslechtering van de signaal-ruisverhouding zorgen”, aldus Vervaeke.
Over de locatie van de nieuwe telescoop bestaat nog geen zekerheid. Er zijn op dit ogenblik nog drie mogelijke locaties, een in de buurt van het drielandenpunt van de Euregio Rijn-Maas bij de Belgisch-Nederlands-Duitse grens, eentje op het eiland Sardinië, en mogelijks eentje in Saksen, Duitsland. “Voorwaarde is een stabiele ondergrond met weinig seismische activiteit”, zegt Vervaeke. “De vacuümbuizen, die tot een soort van driehoekig CERN moeten leiden, moeten diep onder de grond worden ingegraven om seismische ruis van de golfslag van de zee niet te horen en geen last te hebben van alle mogelijke menselijke activiteiten. Op de plaatsen waar de buizen van de immense driehoek samenkomen, worden ondergrondse ruimten gebouwd met de allures van kathedralen om de meetapparatuur te huisvesten. Het zijn dus ingrijpende ondergrondse bouwwerken.”
De wetenschappers van de VUB hebben niet gewacht op die definitieve beslissing. Eind 2025 werd het FWO-IRI-project E-TECH goedgekeurd, een belangrijke stap in de uitbouw van technologische infrastructuur ter ondersteuning van de Einstein Telescope. Binnen dat project werken verschillende Vlaamse partners samen om onderzoeks- en testcapaciteit uit te bouwen die België positioneert in de voorbereiding van de toekomstige detector. Voor de VUB ligt de bijdrage vooral bij de expertise in fotonica en precisie-optica, onder meer via de onderzoeksgroep B-PHOT, die werkt aan optische componenten met extreem lage oppervlakteruwheid en hoge nauwkeurigheid.
In september 2025 volgde de kickoff van het Interreg-project Einsteintelescoop Pathfinder Smart Skills Lab (ET SSL), dat zich richt op het ontwikkelen van een vaardigheden-ecosysteem rond de technologieën die nodig zijn voor de Einstein Telescope. “Het project wil kennis uit onderzoek vertalen naar opleiding en industriële toepassingen, met aandacht voor domeinen zoals fotonica, ultra-hoog vacuüm, cryotechniek en precisie-metrologie”, zegt Vervaeke. “Binnen het consortium neemt de VUB een rol op in het aanbieden van trainingsmodules en hands-on expertise rond optische componenten en fotonica-instrumentatie. Het Smart Skills Lab combineert opleidingen, workshops en praktische training in laboratoria en cleanroomomgevingen, met als doel bedrijven en technici voor te bereiden op de productie- en ontwikkelingsuitdagingen die de Einsteintelescoop met zich meebrengt. Daarmee vormt ET SSL de schakel tussen fundamenteel onderzoek en industriële implementatie.”
Tijdens dezelfde periode, in september 2025, werd in Pajottegem een Ion Beam Figuring-machine opgeleverd voor de finale vormcorrectie van spiegels voor de Einstein Telescope. De installatie maakt het mogelijk om optische oppervlakken op nanometerniveau bij te sturen na het polijsten, wat cruciaal is voor de extreem hoge nauwkeurigheid die nodig is om zwaartekrachtsgolven te detecteren. De technologie vormt de laatste stap in het productieproces van ultra-precisie spiegels en laat toe om oppervlaktedeviaties tot op atomair niveau te corrigeren. De installatie past binnen de activiteiten van de VUB-photonics-infrastructuur in het Pajottenland en sluit aan bij het werk rond optische componenten voor de Einsteintelescoop Pathfinder. Met de machine wordt de lokale capaciteit versterkt om hoogwaardige spiegeloptica te ontwikkelen en te valideren, wat essentieel is voor de toekomstige Einstein Telescope.
“Tegen de zomer van 2026 wordt bovendien de afwerking verwacht van een cleanroom in Halle, die eveneens deel uitmaakt van het Einsteintelescoop Smart Skills-ecosysteem”, zegt Vervaeke. “Die faciliteit zal dienen voor training, assemblage en testing van optische componenten in gecontroleerde omstandigheden. De cleanroom maakt het mogelijk om opleidingen te organiseren voor ingenieurs, technici en bedrijven die betrokken willen worden bij de Einstein Telescope-keten. Tegelijk ondersteunt de infrastructuur ook demonstratie- en ontwikkelingsactiviteiten rond precisie-optica en fotonica. Samen met de infrastructuur in Gooik en de opleidingsactiviteiten binnen ET SSL vormt de cleanroom een belangrijke stap in de uitbouw van een geïntegreerd ecosysteem waarin onderzoek, opleiding en technologische ontwikkeling rond de Einsteintelescoop samenkomen, met een duidelijke en groeiende rol voor de VUB.”
Meer info
Professor Michaël Vervaeke (VUB, onderzoeksgroep B-PHOT) Michael.vervaeke@vub.be
Frans Steenhoudt
